Биорадиолокация с импульсным сигналом

В настоящее время в биорадиолокации для регистрации физиологических параметров человека используют сверхширокополосные (СШП) РЛС ближнего радиуса действия.Возможно построение двух типов СШП РЛС, отличающихся методами формирования излучаемых сигналов и, соответственно, методами их приема.

В первом типе РЛС задающий генератор формирует высокостабильные видеоимпульсы относительно большой длительности (порядка микросекунды), частота следования которых определяет период повторения сигналов, излучаемых РЛС. По переднему фронту этих импульсов первый формирователь вырабатывает короткие видеоимпульсы, длительностью τ_форм от одной до нескольких наносекунд, которые производят ударное возбуждение передающей антенны. Форма электромагнитного поля, излучаемого при этом антенной, является производной формы тока, возбуждающего антенну. Поскольку форма этого тока всегда имеет нарастающий и ниспадающий участки, то есть участки с положительной и отрицательной производной, форма электромагнитного поля всегда имеет положительную и отрицательную составляющую. На рис. 1.11 приведен пример импульса тока, возбуждающего антенну (1), и сформированного им импульса поля в дальней зоне антенны в виде его производной (2). СШП РЛС, использующие этот метод формирования сигналов, в литературе часто называют видеоимпульсными.

t,нс

1 2 3 4

1 2 3 4

t,нс

Рис.1.13. Пример видеоимпульса

Однако следует отметить, что некоторые типы антенн, используемые для излучения СШП сигналов, являются «потомками» традиционных, узкополосных антенн и не всегда обладают достаточной широкополосностью. Поэтому при ударном возбуждении коротким видеоимпульсом такие антенны излучают радиоимпульс, длительность которого τ_изл превышает, и иногда значительно, длительность импульса формирователя τ_форм, возбуждающего антенну (пример такого импульса показан на рис. 1.14). Длительность и частота заполнения этого радиоимпульса определяется конструкцией антенны и параметрами возбуждающего ее видеоимпульса. Очевидно, что разрешающая способность РЛС по дальности в этом случае будет определяться длительностью излученного радиоимпульса τ_изл (или шириной его амплитудно-частотного спектра), а не длительностью видеоимпульса, возбуждающего антенну.

Рис.1.14. Пример излученного радиоимпульса

Во втором типе РЛС задающий генератор формирует высокостабильное непрерывное колебание на рабочей частоте РЛС f ₀. Формирователь передатчика, который является быстродействующим ключом, вырезает из этого колебания короткие радиоимпульсы, длительностью также от одной до нескольких наносекунд, которые поступают в передающую антенну РЛС и излучаются ею (рис.1.15).

f 0.

T_п τ_и

Рис.1.15. Радиоимпульсы