Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015), страница 61

Ярлыкова. 2012.20. История отечественной радиолокации. М.: ИД «Столичная энциклопедия».2 01.768 с.410ПриложениеП РИ Л О Ж ЕН И Е 1Принцип действия переключателейприем-передача (ППП)Переключатели прием-передача (ППП) применяют для переключения ан­тенны с выхода передатчика в режиме излучении мощных радиоимпульсов ковходу приемника в режиме приема слабых отраженных сигналов. ППП такжепредохраняют входные цепи приемника от мощных импульсов передатчика.В качестве примера на рис. П1.1 показана схема ППП на двухпроводнойфидерной линии с включенными нее газовыми разрядниками. Принцип дейст­вия переключателя состоит в том, что разрядник защиты приемника (РЗП) про­бивается во время работы, а так как расстояние него до точки присоединенияантенного фидера передатчика равно Л/4, то сопротивление этого отрезка линиивелико и происходит надежная защита входных цепей приемника.

Разрядникблокировки передатчика (РБП) также пробивается во время работы передатчи­ка, но благодаря включению в ответвление от передающего фидера на расстоя­нии Л/4 он не оказывает влияние на прохождение мощности в антенну при рабо­те на передачу.К ПрмРис. П1.1. Схема переключателя прием-передачаВо время приема сигналов разрядники РЗП и РБП разомкнуты.

Ответвле­ние передающего фидера, в котором находится разрядник РБП, имеет общуюдлину AJ2 и поэтому в точке присоединения к передающему фидеру имеет оченьмалое сопротивление - короткое замыкание. Так как эта точка находится нарасстоянии А/4 от места подключения фидера к антенне, то вся мощность при­нятого антенной сигнала проходит в фидер, ведущий к приемнику. Техническиосуществляют переключение с передачи на прием с помощью щелевых мостов,как это иллюстрируется на рис. П 1 .2 .411Рис. П1.2. Схема переключателя прием-передача на щелевых мостахпри работе на передачу и приемПрактические схемы переключения антенны с помощью ППП могут бытьразличными в зависимости от длины волны сигнала и типа фидера.

В диапазонесантиметровых волн они реализуются на волноводах и газонаполненных раз­рядниках.В ППП применяют газонаполненные разрядники, конструктивно пред­ставляющие собой стеклянный баллон с электродами вставленные в объемныйрезонатор или в секцию волновода с окнами - диафрагмами, закрытыми стекла­ми.

Обычно разрядники наполнены смесью водорода с аргоном под давлением внесколько миллиметров ртутного столба. Для ускорения пробоя в разрядник до­бавляется электрод поджига и на него подается постоянное напряжение.Уменьшение времени восстановления разрядника (времени деионизации) дос­тигается добавлением в баллон паров воды под давлением в 1 0 мм рт. ст.На рис. П 1.3 показано использование циркулятора или кольцевого мостадля построения ППП.Принцип действия ППП основан на подборе длины отрезков волноводамежду плечами У, 2, 3 и 4 величиною [(2п - 1)/4]Л. Например, при общей длинекольца (3/2)Л между плечами 1 и 2 расстояние равно (1/4)Л, между плечами 2 и3 - (1/4)Л и между плечами 3 и 4 тоже (1/4)А.

Таким образом, и по часовой ипротив часовой стрелке расстояние между плечами 1 и 4 равно (3/4)Л. Передат­чик направляет зондирующий импульс в плечо 7, который распространяется по412соединениеРис. П1.3. Переключатель прием-передачана волноводном циркулятореи против часовой стрелке с уменьшенной в два роза мощностью. В плечи 2 и 4приходит одинаковая мощность. Если нагрузка в этих плечах согласована с со­противлением волновода, то отражения отсутствуют и сигнал, уменьшенный помощности в два раза, излучается антенной. При этом, так как расстояние от точ­ки 1 до точки 3 по часовой стрелке равно Л/2, а против часовой стрелке Л, товозникает разность хода величиной Л/2 и поэтому в плечо 3 сигнал передатчикане попадает.

Такие ППП вносят потери 6 дБ, обеспечивают развязку до 30 дБ,но чувствительны к изменению частоты сигнала и степени несогласованностинагрузки в плече 2 и антенны в плече 4. В РЛС большой мощности в плечо 3дополнительно ставят для надежной защиты приемника РЗП.В результате неидеальной работы ППП часть зондирующего сигнала про­сачивается на вход приемника (Прм).ПРИЛОЖЕНИЕ 2Таблица частот РЛСHFVHFЗанимаемыечастоты,ГГц0-0,0030,003-0,030,03-0,3UHF0,3-1LS1-22 -40,138-0,144;0,216-2250,42-0,45;0,89-0,9421,215-1,42,3-2,5; 2,7-3,7С4 -85,25-5,925Обозначениедиапазона(литеры)ЧастотарадиолокацииСША, ГГцотсутствуютотсутствуютЧастота радиолокации РФ,ГГц0,001625-0,001635;0,0018-0,00181;0,00216-0,00217; 0,43-0,44;0,44-0,45;1,215-1,2601,26-1,3; 1,3-1,42,3-2,45; 2,45-2,483;2,453-2,5; 2,1-2,75,25-5,65; 5,65-5,67;5,725-5,83; 6,425-7,075;7,75-7,9413Окончание таблицы.X8 -1 28,5-10,68Ки12-18ККА18-272 7 -4 013,4-14;15,7-17,724,05-24,2533,4-36VWmm4 0-7575-1 1 0110-300mmЗОО^ЮО5 9 -6 476-81; 9 2 -1 0 0126-142;144-149;231-235; 238-2488,4-8,5; 8,5-8,75; 8,85-9;9,2-9,3; 9,3-9,5; 9,5-10;10-10,5; 10,5-10,71 3 .4 13,75; 13,75-14;1 4 .4 14,5; 15,7-16,624,05-24,2533,4-34,2; 34,2-34,7;34,7-35,2; 35,2-3676,81; 92,95126-134; 149-150;241-248ПРИЛОЖЕНИЕ 3Обнаружение детерминированного сигналана фоне коррелированной аддитивной гауссовой помехиБудем считать, что случайный гауссов процесс y(t) с нулевым среднимзначением и корреляционной функцией R^r) рассматривается в интервалеО < t < Гнабл.

При дискретном времени tk = kAt, где k= 1, 2, 3известна кор­реляционная матрица помехи R ^l j - fit) = RJk, симметричная с ненулевым оп­ределителем, и обратная ей корреляционная матрица= Qjk . Причем алго­ритм обращения корреляционной матрицы2 > , vQ,4= s Jk,i= 1где SJk - символ Кронекера, который равен 1 при j = к или 0 при j± k .Пусть последовательность выборочных значений {y(ti), y(t2), y(t3 ),y(t„)} = {уи У2->Узч ...» Уп) образует вектор у” = Y. Совместные плотности рас­пределения вероятностей выборочных значений можно представить в видеw(Y / 0) -1Det||R„||W(Y/1) =I>/(2 * )'D e t|R .|L *■ J *Iexp | - ^ Z Z Qy * [y (o )-u(,> ) ] [ y W - u(,»)][j*Найдем отношение правдоподобияA(Y)=w(y/ 1)) u ('*)M y!0) exp' Z l Z Q>*y(o)u'* (,*' ) J- j Z "Z Q^( u ( oV0и перейдем к его логарифму для сравнения с порогом решения414/ 1))lnA(Y)= Z Z Q/»y(,>)u (,* )“ j Z Z Q>*u ('>)u ('*) + ln ^7=1 k=1' 7=1k=I‘ / e = o) 1 1пГОбъединяя слагаемые этого выражения, не зависящие от Y, в пороговоенапряжение мпор, получаем алгоритмZ7=1Zк=\Q , y W * > | t W(П31)пЕсли обозначить Wy =u(/*), отождествляя W, с весовыми коэффик= 1циентами фильтра, то алгоритм обнаружения становится более понятным:п7=1Перейдем к непрерывному времени: Af —> 0, п —>ао, А/ —> d/, тогда плотно­сти распределения вероятностей переходят в гауссовы функционалы:W(Y/0)->F(Y/0).Для в= 0 и в= 1 эти функционалы выглядят следующим образом:.

^набл ^набл{I—J JQ('i7 2 )y(<,)y(/2)*AО О. ^набл ГНа6л~2 j I Q(<..<2)[y0 i)-u('i)][y(<2)-u(<2)]rf,iA2О ОУравнение обращения корреляционнойматрицы становится интегральным:^наблJ R (/„ /)Q (t,t2)dt = J (tl - / 2),Опри этом отношение правдоподобия имеет видa_F (\/\)F( Y /0)^набл ^набл|^ ^набл ^набл|j | 0(<|><2)У(<Х'2)А1А2-- j j Q('|.'2)“('l)“('2)AlA2•0000JВведем весовой коэффициент фильтра обработки^наблw(f,)= J д(/„<2)и(/2)л20и получим алгоритм обнаружения^наблJ W (/)y(f)<* | {/пор.0415Перейдем в частотную область, для чего применим преобразование Фурьек левой и правой частям уравнения фильтра обработки:^наблW(<0-<,)= J Q(t„t2)u(t0- t 2)dt2.ОС использованием интеграла свертки получаемооаоТ’наблJ W(t)exp{-jcM)<!t = || Q(f,,/2)u(/0 - t 2)dt2 exp{-jcM}dt =k(jnr) ,-oc0—aoполагая t0-12= t по теореме о спектре свертки, имеемТнабл^набл{j О С М гМ 'о-'гЦ г ехР {-jot}dt =О L ооо= J Q(/,,/2 )exp{-/Vy/ } ^ 2 х-aoооXJ и(/0 - / 2 )ехр{-уй*2}Л2 =-оо= P(ja))exp{-jojt{}S*(jco) ,(П3.2)00где S*(jo)) = J u(f)expijcot)dt.-ooТаким образом, hjco) = P{jco)S*(j(o)ex${-jcot0}.Вычисляя интеграл Фурье от уравнения обращения корреляционной мат­рицы, находимP{ja>)G{ja>) = const,aoгде P(ja>) = J Q(<,,/2)exp {-j<ot2)dt2,—00ооG{j<o)= J R(tl,t2)exp{-jo)t2}dt2.(ПЗ.З)Если решить урашения (П3.2) и (ПЗ.З) совместно и исключить P(jco), при­ходим к уравнению коэффициента передачи оптимального фильтра (устройства):Gija)=kexp{jot0)1S '(jco )LNo(П3.4)JПРИЛОЖЕНИЕ 4Таблица П4.1.

Алгоритмы для расчета разрешающей способностиразличных зондирующих сигналовСоотношенияСоотношениядля Зт и SRСигналА/сПрямоугольныйрадиоимпульсКолоколообразныйрадиоимпульсИSR = ^2I s ^ U*SIIх =—!’2 = тиЗтдля S f и SVrS t = 1,33гиSR = 0,66сгиSV = ° ’66ЯГн!’2S* t = —¥сПачка прямоугольныхрадиоимпульсовг„SR = ^ 28т = — = 1,2 тПрямоугольныйрадиоимпульс с ЛЧМ5/г =сж®1^£ о,бстсж¥=1 33Колоколообразнойрадиоимпульс с ЛЧМ^ Т = —7 ~ ТсжS f = -^~гиSR =^ = ° ’66ЯДГ^2Прямоугольныйрадиоимпульс с ФКМДГ2S t = ткSR = ^ ~2sK - ° MПри описании зондирующего сигнала обычно используют комплекснуюформу или аналитический сигнал (см. табл.

П4.1).Аналитический сигнал задается действительной и мнимой частями, свя­занными преобразованием Гильберта:W)=U\{t)+ju2{t),гдеооооux(t) = - я J (t-т)и2(т)с1т, a u2(t) = п~хJ (t-т)их(т)с1т.-оо-ооСпектральная плотность сигнала равна41725, (jco) при со > О,S(j(o) = 5, (jco) при со = О,О при со < О,где S\(jco) - спектральная плотность сигнала u\(t).Узкополосные сигналы, обычно используемые в радиолокационных при­ложениях, можно представить в виде4 0 = ^»о(0ехР{Д"о' +И'))} =^ЛОехР{М*} >где Um(t) =t/m0 (f)exp{y$!?(/)} - комплексная модулирующая функция, или ком­плексная огибающая сигнала, которая описывается как Um(t) = UnJj) + jUmy(t).При узкополосном сигнале Um(t) меняется медленно по сравнению сехр{убУ0/} .

В частотной области спектральные плотности составляющих u\(t) иu2(t) имеют видS\ (j<o) = 0 ,5 (5m( jo) - jcoa) + jSm( - jw - ja>0)),S2(jeo) = 0,5( Sm(joj—jojfj) —JSm{-jo j- ja a)),где Sm(jco) - спектральная плотность модулирующей функции сигнала Um(t).Поэтому спектральная плотность комплексного сигнала u(t)S(ja>) = 5, (ja>) + jS2(j(o) = Sm( j<a- joj„) = 2Re[S, (y®)] .ПРИЛОЖЕНИЕ 5Краткие теоретические сведения об особенностяхрадиотеплового излучения и температурном контрастеПри отличии температуры объекта от ОК часть энергии излучается в диа­пазоне радиоволн. Интенсивность излучения задается формулой Планка:Jf=2c 'eh / 3 [ехр{АflkT ? }-1]~',(П5.1)где h = 6,26-1 (Г3 4 Вт с2 - постоянная Планка; к = 1,38-10 2 3 В т-П Г'град - 1 постоянная Больцмана; / - частота Гц; s - степень черноты тела или излучатель­ная способность.Максимум излучения приходится на длину волны А,и, значение которой вмикрометрах определяется из соотношения Вина:= 3-103 / 7 ^ .