Радиолокатор с искусственным раскрывом

Г. Б. Семенов

Одной из первых работ, близких к оптической голографии, стала работа по оптической обработке сигналов радиолокаторов с искусственным раскрывом, в которой мне по счастливилось принять участие вместе с Юрием Николаевичем. Впоследствии в 1989 году нам с Юрием Николаевичем и сотруднику ГОИ Валентину Николаевичу Веснину, специалисту в области расчета оптических систем, была присуждена Государственная премия за создание оригинальной оптической системы обработки информации в локато­рах с искусственным раскрывом.

Принцип синтезированной антенны был сформулирован американскими учеными (Катрона с сотрудниками) Он состоит в том, чтобы существенно повысить разрешающую способность радиолокатора, установленного на самолете, за счет искусственного увеличения размеров антенны локатора в направлении его движения (в направлении путевой дальности (рис 1)).

Сущность этого метода заключается в том, чтобы когерентно накопить сигналы РЛС, отраженные от местности, и обработать их одновременно на большом участке траектории В этом случае на самолете-носителе устанавливается радар, работающий в импульсном режиме, приемо-передающая антенна которого повернута приблизительно на угол 90 градусов по отношении к вектору скорости самолета Vc, (рис 1).

Местный гетеродин самолетной станции вырабатывает гармонические колебания строго фиксированной частоты, которыми заполняются импульсы, излучаемые через антенну радара. Отражаясь от местности, эти пульсы смешиваются с сигналами местного гетеродина с учетом фаз.

Получающийся в результате смешения суммарный импульс подается на электрод, моделирующий яркость луча ЭЛТ с однострочной разверткой. По-существу, как показал Юрий Николаевич, запись сигналов радара в направлении путевой дальности напоминает запись одномерной голограммы, при которой местный гетеродин выполняет, по-существу, роль источника опорной волны, а сигналы отраженные от местности, -роль объектной волны. В направлении наклонной дальности на фотопленке регистрировались одномерные голограммы, соответствующие различным точкам на местности. При этом роль последующей оптической обработки такой хитроумной записи сводилась к следующему. Фотопленка с многоканальной одномерной записью голограмм просвечивалась плоской волной когерентного излучения, например, излучением лазера (рис 2). И с помощью оптической системы, изображенной на (рис 2), формировалось изображение местности.

На этом рисунке L1 и L2 и L3 иL4 обозначают компоненты оптических систем, формирующих изображение в двух главных взаимно-перпендикулярных сечениях. При этом каждая одномерная голограмма восстанавливала изображение своего участка местности и эти изображения совместно формировали изображение местности, которая регистрировалась на фотопленке. Разрешающая способность в направлении путевой дальности ограничивалась протяженностью участка местности, который восстанавливался одновременно, а в направлении наклонной дальности-длительности импульса локатора. При восстановлении изображения таким способом возникала существенная проблема непостоянства масштаба изображения разных участков местности, поскольку эти участки располагались на разных расстояниях от фотопленки, на которой регистрировалось изображение местности. В результате разные участки восстановленного изображения местности перемещались с различными скоростями относительно фотопленки и изображение в целом не могло быть зарегистрировано на движущуюся фотопленку.

Мы с Юрием Николаевичем предложили использовать для формирования изображения местности телескопическую систему, состоящую из элементов L1 и L2 в одном главном

сечении и элементов L3 и L4 в перпендикулярном ему главном сечении (рис.2). В такой системе увеличение остается постоянным для каждого главного сечения независимо от дальности до любого участка местности. В результате в такой оптической системе все фрагменты изображения двигались с постоянной скоростью и изображение в целом можно было регистрировать на движущуюся фотопленку. При этом удавалось реализовать режим некогерентного накопления сигнала, что способствует повышению отношения сигнала к шуму в каждом из каналов. Первая оптическая система устройство обработки сигналов РЛС с синтезированной антенной была опубликована нами с ЮН Денисюком в журнале: "Вопросы оборонной техники серия X выпуск 11, 1968 год"