Леонов А.И., Васенев В.Н. Моделирование в радиолокации (1979), страница 4

Укаэанные недостатки, весьма существенные и з случае РЛС автосопровождения целей, практически не позволяют применять Рвс. 1.6. Сумыарэб-рааэостэый угловой лиснрмммнатор: и с соемеетным бмрмироееннем модули н лиана снтаела ооыбии: б — с рааделеным мормироееанем модула и инала сигнале оюпнбеи: о — с нормароииоа оо суммараому сигналу аа ниееойестсте фазозую пеленгацша для обзорных (многоканальных) РЛС.

В силу этих обстоятельств рассмотрим только станция с амплитудной пеленгацией, прн этом м названии моноимцульсной РЛС первое слово будет характеризовать вид пеленгации, а второе — тип углового дискриминатора. Так, моноимпульсная РЛС с амплитудным угловым дискриминатором будет называться амплитудно- -15 амплит1 аной. а с суммарно-разностным угловым дискриминаторам — амплитудной суммарно-разлостнай. В суммарно-разностном угловом дискриминаторе моноимпульснай РЛС автасопровождения целей образование соотношения ге(В) обеспечивается автоматической регулировкой усиления в обоих каналах, для образования напряжения которой используется суммарный сигнал.

В результате происходит нормировка амплитуд суммарного и Разиостного сигналов относительно амплитуды суммарного сигнала. Структурные схемы суммарно-раэнастных угловых дискриминаторов (Рнс. 1.6,а, б) отличаются способом формирования модуля и знака сигнала ошибки. В суммарна-разнастнам угловом дискриминаторе обзорной моноимпульсной РЛС (рис. 1.6,в) нормировка осуществляется не на промежуточной частоте с помощью автоматической регулировки усиления (АРУ), а на иидеачастоте путем делении сигнала с выхода фазового детектора иа суммарный сигнал. Это объясняется невозможностью использования системы АРУ в обзорных маноимпульсных РЛС в силу того, что в них необходимо определять, координаты всех целей, находящихся в луче н разрешаемых по дальности.

АРУ же обладает определенной инерционностью и не может работать по нескольким близко расположенным целям. Создание многоканальных (обзорных) монаимпульсных суммарно-разностных РЛС, обладающих высокой разрешающей способностью ла дальности (порядка 1Π— 20 м), из-за технической трудности реализации фазового детектора, работающего при длительности импульса близкой к 0,1 мкс, может оказаться невозможным. Этот недостаток, а также необходимость построении сложных схем взаимного фазового выравнивания приемных каналон существенно затрудняют настроение обзорных суммарно-разностиых моноимпульсиых РЛС.

Рлс: 1.7. Амплктудвый угловой двскрвмннатор с логвркфмнческнмв уснлнтелямн В амплитудном угловом дискриминаторе [рис. 1.7) образование отношения г„(6) осуществляется вычитанием значений логарнфмон амплктуд двух сигналов, что эквивалентно образованию логарифма отношения. Нестабильность я неидентичность амплитудных характеристик логарифмических усилителей приводит к искажению дискриминаторной характеристики и, следовательно. к ошибке в определении направления на цель, чта является основным недостатком амплитудного углового дискриминатора с лота1й рифмическими усилителями, огратщчинающим ега практическое применение и моиоимпульсиых РЛС. В амплитудном угловом дискриминаторе (рис. 1.8) логарифмические усилители ие применяются, а нормировка осуществляется по суммарному сигналу, образованному на видеачастате. Так как обычно такие РЛС сопрягаются с ЦВМ, та операции вычитания, сложения н деления производятся в ЦВМ На практике при создании амплитудно-амплнтудных ыоноимпульсных РЛС с нормировкой па суммарному сигналу н динамическом диапазоне 80— 100 дБ применение линейных УПЧ может оказаться невозможным Тогда необходимо использовать логарифмические УПЧ, а для устранения влияния нестабильности применять систему нормировки с помощью периодической последовательности контрольных сигналов Рнс.

1.8. Амплитудный угловой днскрнмнвктоп с нормнровкой по суммарному скгвалу на вндеочкстоте. Рассмотренные выше схемы угловых дискриминаторов познолшот сделать вывод: амплитудный угловой дискриминатор является наиболее приемлемым для обзорных РЛС, так как в случае его применения не требуется создания сложных и громоздких устройств фазового выравнивания, нег необходимости в разработке фазового детектора. В случае использования в обзорной станции импульса длительностью до 0,2 мкс может быть применен также и суммарно-разностный угловой дискриминатор.

Поэтому в дальнейшем рассмотрим многоканальные маноимпульсные РЛС как с амплитудным, так и с суммарно-разиастным угловымк дискриминаторами. Мононмпульсные РЛС автосапровождения целей, как правило яоляются одноканальными. В силу высокой точности определения пеленгового направления суммарно-разнастиый угловой дискриминатор нашел широкое применение в манаимпульсных РЛС авто- сопровождения целей.

Недостатки такога дискриминатора„заключающиеся в необходимости взаимного выравнивании коэффициентов усиления и фаз приемных каналов, в случае одноканальной РЛС устраняются схемой АРУ н схемой автоматического выравнивания фазы, В дальнейшем к будет рассмотрена только амплитудная суммарно-разностная моноимпульсная РЛС автосопровождения целей (рис. 1.9), в которой примеинсгся параболическая антенна (антен- 2 — З24 1т на Кассегрэна) с контррефлектором.

Сигналы с выходов четырех рупоров поступают на суммарно-развостиые валноводные мосты,:::.::- Суммарный н разностные сигналы с выходом мостов поступают:.'; в приемное устройство, в котором производится их усиление и -':, мормировка. Нормировка по амплитуде осуществляется с помощью:,:'. системы ЛРУ.

Сигналы с выхода' суммарного приемника используются для, обнаружения и определения дальности. Амплитуда разностного .,'. сигнала определяет величвну угловой ошибки, а разность фаз .-: между сумыарным и разностным сигналом — знак угловой ошибии, т. е. направление отклонения цели от равнаеигнального направления, Для обнаружения цели осуществляется угловой поиск цели в заданном секторе относительно данных целеуказания. Во,';" время поиска обнаружение цели ведется методом накопления й:, из т импульсов.

частота была значительно больше полосы частот спектра сигнала Возможна, наконец, и корреляционная обработка ма высокой иля промежуточной частоте. Поиск м обнаружение элементов сложной цели в обзорных РЛС может осуществляться как по данным внешнего целеуказания, так и автономно. Пря обоих режимах обнаружения амплитуды отраженных сигналов на выходе приемника суммарного ка'нала сравниваются с порогом Ьь Если амплитуда сигнала больше порога в какам-либо стробе, формируется замер. Полученные замеры оо соответствующему алгоритму распределяются по траекториям сопровождаемых элементов сложной цели. Замеры, не причисленные к сопровождаемым траекториям, используются для обнвружевия новых траекторий. Оценки измеряемых параметров в таких РЛС вычисляются в виде заранее установленных функций от оценок амплитуд и Рис, 1.9. Струятурвзя схема РЛе, Структурные схемы обзорных амплитудно-амплитудной и ",".

:амплитудной суммарно-разностной РЛС для пеленгации цели ', в двух плоскостях приведены на рнс. 1 10 и 1 11. В рассматривае-, мых РЛС применяются антенны в виде фазированной решетки';; с быстрым электронным перемещением лучи в заданном секторе,-: а также используется широкополосный зондирукиций импульс и,: осуществляется его сжатие при приеме а оптимальном фильтре,'": Необходимо заметить, что операция линейной фильтрации может, осуществляться как на высокой, так и на промежуточной частоте.',': В последнем случае сигналы предварительно гетеродинвруются;-", Частота гетеродина должна быть такой, чтобы промежуточная:.' йз аятоеояровожхеяяя целей временных задержек измеряемых сигналов. Рассмотрим схему получения оценок амплитуды и временной задержки сигнала для случая, когда наблюдается лишь дискретная во времени выборка значений огибающей смеси импульсного сигнала н шума. Этот случай характерен для современных сложных обзорных моноимпульсных РЛС, в которых обработка радиолокационной информации производится на ЦВМ.

Кнкдый из сигналов иа выходе измерительного канала можно представить как реализацию некоторого случайного процесса в=7.ЬИВ (1.7) образованного как огибающая результата фильтрацви аддитив1о ) О бй (А г.) О д1» 1 Ам м ~Р~(1) 1л= й ОО и,— и, мой смеси сигнала и белого нормального шума линейным филь- ', -тром, согласованным с сигналом. Статистические характеристики процесса у(8) определяются ',:.

выражениями Т.(У-(1))=л Р,(1 ц), 1. ((Ур,) — у(1,) ЦУ(гя) — у(1 Ц)=о' цр, (1,— 1,), (1.6) яде 1ез — известная функция неопределенности зондирующего сит.. " лзала; А и 1з — неизвестные амплитуда и временная задержка. ':. :Рнс. 1ЛО. Структурннн схема обзорной нмнлнтудно-амплнтудной РЛС трне.

1.1К Структурная схеме обзорной амплитудной суммнрно-разностной РЛС измеряемого сигнала; аз, й — дисперсия шума на выходе линейного фильтра. Амплитуда А в каждой из приведенных схем в обзорных РЛС известным образом связана с интенсивностью сигнала л угловыми отклонениями цели от раяноснгнального направления 6 и 6, :я0 Будем считать, что наблюдается выборка 2а+1 дискретных значений случайного процесса и(1): пг=и(Дз+йз], 1=0, +1, +2, ..., +и, (1,9) где 1й — фиксированное время, соответствующее середине выборки, определяемое обычно-ао результатам предшествующих измерений нли при помощи обваружителя.

Тогда Е(уз)=А рт(1з — Е,+раз)=А рт(1 +1бт), т."еузут узуД =о' йрт 1(1 1) М (1- зО) Оценки амплитуды А и временной задержки 1, сигнала, определяемые методом максимального правдоподобия, вычисляются решением системы уравнений где Л(А, Фн)=-1п1У(п „и „+ь ..., пп!Ам, 1н); 1У(и „, и — +н ..- и (Ап„Мн), (2а+1)-мерная угловая плотность вероятности. В йредположении, что и(1) является нормальным случайным процессом, можно получить точные выражения для-Я и 1. Однако сравнение оценок, вычисленных по точным формулам, и оценок, полученных по приближенным формулам: где Рз(е)=Р~(1„+ХЛ~), позволило сДелать выВод о том, что на праквнке целесообразно вычислять оценки амплитуды и относительной временной задержки импульса по приближенным алгоритмам (1.12) при объеме выборок, равном соответственно 1 и 3.

Устройство импульсно-доплеровской амплитудной суммарноразностной РЛС (рис. 1.12) рассмотрим на примере станции с широкополосным фазомамипулированным сигналом и антенной с фазированной решеткой, обработка сигналов в которой осуществляется многоканальным корреляционно-фильтровым устройством, каждый канал которого настроен на определенную точку пространства. Настройка канала иа выбранную точку пространства осуществляется блоком образования опорных сигналов, на который в режиме обнаруження поступают значения доплвровской частоты и временной задержки сигналов. Блок вырабатывает для каждого канала корреляционно-фильтровой обработки сигнала опорное напряженке, совпадающее по форме с зондирующим сигналом и разнесенное по временной задержке а частоте на значения Мз и Яе соответственно отлосительно данных целеуказания (й— номер канала).