Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системы|Uвых|Линейный приемникUвхUвыхУПЧПриемник с ЛАХУПТ|Uвх|Рис. 5.5. Амплитудныехарактеристики линейногоприемника и приемника с ЛАХУФАДШАРУРис. 5.6. Структурная схема ШАРУЭффективной мерой расширения динамического диапазона являетсятакже введение автоматической регулировки среднего уровня шума на выходе УПЧ приемника (введение ШАРУ) – рис. 5.6.Схема ШАРУ представляет собой статическую систему автоматического регулирования коэффициента усиления УПЧ. Продетектированный амплитудным детектором (АД) выходной шум УПЧ сглаживаетсяузкополосным фильтром (УФ), благодаря чему на выходе фильтра выделяется напряжение, пропорциональное среднему уровню шума.
Это напряжение усиливается в усилителе постоянного тока (УПТ) и подается напервые 2–3 каскада УПЧ для регулирования их коэффициента усиления.Чем больше уровень помехи на входе УПЧ, тем больше величина регулирующего напряжения на выходе схемы ШАРУ и тем меньше коэффициентусиления УПЧ. Чтобы реагировать на изменения уровня помехи, которыевозникают вследствие ведения обзора пространства, схема ШАРУ должнабыть достаточно быстродействующей, что обеспечивается выбором постоянной времени сглаживающего фильтра. Быстродействие, однако, не должно быть очень высоким, чтобы схема не срабатывала по полезному сигналуи не ухудшала отношения сигнал/помеха.Динамический диапазон приемно-индикаторного тракта при введении схемы ШАРУ или применении УПЧ с ЛАХ расширяется до 50–60 дБ.При этом следует иметь в виду, что применение схемы ШАРУ и УПЧс ЛАХ не приводит к улучшению отношение сигнал/помеха, а только стабилизирует шумовую помеху на выходе УПЧ на уровне, значительноменьшем уровня ограничения в последующих элементах приемноиндикаторного тракта, и тем самым способствует обнаружению сигналав том случае, когда отношение сигнал/помеха больше единицы.В широкополосном тракте для сжатия динамического диапазона помехи до динамического диапазона СФ и последующих элементов приемника иногда применяют ограничение.258Глава 5.
Методы повышения защищенности РЛС от активных помехUвхУПЧОграничительСФUвыхРис. 5.7. Схема с ограничителем перед СФПримером реализации метода сжатия динамического диапазона помехи является схема с ограничителем перед СФ в РЛС со сложномодулированным сигналом (рис. 5.7). Ограничение помехи обеспечивает стабилизацию интенсивности помехи на таком уровне, чтобы не происходилоограничения в последующих элементах приемника, где ограничение уженедопустимо.
В схеме, изображенной на рис. 5.7, сигналы и выбросы помехи на входе СФ также имеют одинаковую амплитуду, определяемуюуровнем ограничения. Однако в СФ полезные сигналы сжимаются во времени и их амплитуда возрастает. Сжатия же помеховых выбросов не происходит. В результате на выходе СФ сигнал может быть выделен на фонепомехи. Ограничение входного сигнала хотя и приводит к некоторомуухудшению отношения сигнал/шум, однако достаточно простым способомстабилизирует уровень помехи на выходе СФ и предотвращает полную потерю сигнала, которая могла бы иметь место из-за возможного ограничения в последующих цепях приемника.5.2.2.3. Методы когерентной компенсации активных шумовыхпомехНаряду с сужением основного лепестка ДНА и снижением фона боковых лепестков в настоящее время в РЛС применяются многочисленныеметоды когерентной компенсации помехи, принятой боковыми лепесткамиДНА, с помощью помехи, принятой с того же направления ДН вспомогательной антенны.
При этом ДН вспомогательной (дополнительной) антенны перекрывает боковые лепестки ДН основной антенны (рис. 5.8). Этиметоды, называемые методами когерентной пространственной селекции,реализуют отличия сигналов и помех в направлении прихода46.Как видно из рис. 5.8, 5.9, помеховые колебания, принятые боковымилепестками ДН основной антенны, коррелированны с помеховыми колебаниями, принятыми вспомогательной антенной, но отличаются друг от другаинтенсивностью и начальной фазой ∆φ, обусловленной разностью хода ∆Д.2π2πЗдесь Δϕ =ΔД =d sin ( β а − β п ) , где d – расстояние между фазовымиλλ46Наряду с когерентными существуют и некогерентные методы пространственной селекции.
Однако в силу их низкой эффективности относительно непрерывных помех они применяются только при защите от ОИП, принятых боковыми лепестками ДНА РЛС.259Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыцентрами основной и вспомогательной антенн; βa – направление максимума основной антенны; βп – азимут ИП.Для того чтобы обеспечить когерентное вычитание помехи, принятойДН вспомогательной антенны, из помехи, принятой боковыми лепестками ДН основной антенны, необходимо предварительно обеспечить равенство этих помех по амплитуде и фазе.
К настоящему времени сложилисьтри модификации подсистем когерентной оптимальной обработки сигналов на фоне внешних точечных (локальных) активных помех: а) с компенсацией помех на выходах элементов приемной антенны за счет использования в процессе их подавления обучающих выборок помеховыхсигналов; б) с компенсацией помех на выходах сформированных вспомогательных пространственных каналов с предварительной пеленгацией ИП;в) с компенсацией помех на выходах вспомогательных пространственныхканалов без предварительной пеленгации ИП.F(β)Fосн (β)ПомехаFвсп (β)βРис. 5.8. Соотношение ДН основной и вспомогательной антеннβпββа – βпПлоский фронтволны∆Дβа – βпОсновнаяантеннаВспомогательнаяантеннаРис.
5.9. График разности хода ∆Д РЛС260Глава 5. Методы повышения защищенности РЛС от активных помехВ первом случае в оптимальном тракте на выходах элементов приемной антенны устанавливаются многоканальные автокомпенсационныесистемы (так называемые пространственные адаптивные фильтры) с коэффициентами передачи, согласованными с пространственной КМП. Всюнеобходимую информацию о помеховой обстановке здесь получают изобучающих выборок в процессе оценки этой матрицы либо ее отдельныхэлементов.Во втором случае подсистема оптимальной пространственной обработки содержит М + 1 пространственных каналов одинаковой структуры.Один из этих каналов – «сигнальный» – имеет ДНА, ориентированную нацель.
Остальные М пространственных (компенсационных) каналов служатдля оптимального выделения М локальных помех на фоне внутренних шумов и имеют такие же ДН, как и «сигнальный» канал, но ориентированныекаждый в направлении определенного ИП. Выходные напряжения компенсационных пространственных каналов фильтруются, а затем с определенными весами вычитаются из напряжения на выходе «сигнального» канала,что обеспечивает компенсацию всех локальных помех, попавших в «сигнальный» канал. Практическое применение такой схемы связано, как отмечалось, с предварительным определением числа, спектральной плотности мощности и угловых положений ИП.В третьем случае компенсационные антенны являются остронаправленными, но их ДН занимают фиксированное положение в пространстве, перекрывая скаты и наиболее интенсивные боковые лепестки ДНА«сигнального» канала.
Такой вариант построения автокомпенсационнойсистемы повышает скорость адаптации благодаря ослаблению статистической взаимосвязи помех во вспомогательных (компенсационных) каналахот нескольких источников за счет высокой пространственной направленности (селективности) антенн этих каналов. При реализации в оптимальном варианте (при отсутствии каких-либо существенных ограничений илиупрощений) потенциальная помехоустойчивость всех трех вариантов построения систем помехозащиты одинакова. Отличия обусловлены особенностями технической реализации и некоторой спецификой переходныхпроцессов в нестационарном режиме.Варианты адаптивной пространственной обработки сигналов рассмотрим в два этапа. На первом этапе затронем лишь частные принципыи эмпирические закономерности построения этих систем, уделив основноевнимание: а) методам компенсации АШП на основе обучающей выборкиаддитивной смеси помехи, сигнала и внутреннего шума элементов ФАРи методике упрощенного (эмпирического) синтеза автокомпенсаторов активных помех (АКП); б) методам когерентной компенсации АШП на основе предварительной пеленгации ИП; в) методам компенсации помех навыходах вспомогательных пространственных каналов без пеленгации ИП.261Раздел II.
Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыЗдесь же проведем качественное сопоставление рассматриваемых вариантов помехозащиты. На втором (главы 8, 9 учебника), с учетом основныхзакономерностей статистической теории РЛ системотехники, проведемтеоретический (дедуктивный) синтез наиболее общих алгоритмов помехозащиты, из которых методом последовательных ограничений и упрощенийполучим частные схемные решения, аналогичные полученным в процессереализации первого этапа синтеза.1. Методы компенсации АШП на основе обучающих выборок аддитивной смеси помехи, сигнала и внутреннего шума элементов ФАРи методика упрощенного синтеза АКП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
