Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Видим, что при θ → θ1 значениеf∑ (θ) → 0 и в направлении на ИП в ДНА ОК образуется узкий провал [4]47.UОК∑UДК1···×UДКnU∑GК∫×Рис. 5.15. Схема многоканального АКПс корреляционной обратной связью47Напомним: основное утверждение о том, что оптимальная система (адаптивная ФАР)должна формировать диаграмму направленности с нулем в направлении на сильный точечныйисточник помех, было впервые сформулировано Я.Д. Ширманом в статье «Статистическийанализ оптимального разрешения» (Радиотехника и электроника, 1961, т. 6, №8, с. 1237).272Глава 5.
Методы повышения защищенности РЛС от активных помехДля когерентной компенсации АШП в области основного лепесткаможет быть эффективно использовано их поляризационное несовершенство. В настоящее время применяются помехи с равномерной эллиптической(круговой) или наклонной под 45° к горизонту линейной поляризацией. Такие помехи воздействуют на РЛС с любой поляризацией ЗС. Несовершенство помех с такими видами поляризации состоит в том, что горизонтальнаяи вертикальная составляющие вектора поляризации коррелированны междусобой, т. е. жестко связаны по амплитуде и фазе, следовательно, могут бытьвзаимно скомпенсированы с помощью поляризационного АКП, если в РЛСпредусмотреть их раздельный прием.Пусть на биортогональную антенну воздействуют приходящие с направления, перпендикулярного плоскости антенн, сигнал и полностью поляризованная стационарная узкополосная АШП.
При этом условимся, чтополезный сигнал не оказывает влияния на работу корреляционной цепиобратной связи, т. е. выполняется приведенное выше условие τи ≤ τд / (2–5).Тогда напряжения помехи на входах ОК и ДК запишем в видеU ОК (t ) =U ОК cos ω0t , U ДК (t ) =U ДК cos(ω0t + Δϕп ) = апU ОК (ω0t + Δϕп ),где ап = UДК / UОК; ∆φп – разность фаз напряжений в двух каналах.По аналогии с помехой напряжения полезного сигнала на основноми дополнительном входах АКПSо (t ) = Sо cos ω0t , S ДК (t ) = SДK cos(ω0t + Δϕс ) = ас′ Sо cos(ω0t + Δϕс ),где ас′ = SДК / Sо; ∆φс – разность фаз напряжений сигналов в двух каналах.Тогда в соответствии с формулой (5.20) будет справедливо выражение2SΣ = Sоа′а′1+ с2 − 2 с cos( Δϕс − Δϕп ).апапТаким образом, амплитуда напряжения полезного сигнала на выходеАКП является функцией соотношений основных поляризационных параметров сигнала и помехи: отношений ( ас′ и ап) амплитуд их ортогональныхсоставляющих и разности фазовых сдвигов (∆φс – ∆φп) между этими составляющими.
В частности, при выполнении условий ас′ = ап и ∆φс = ∆φподновременно с компенсацией помехи происходит и компенсация полезного сигнала. Ориентация излучателей приемной антенны совпадает с поляризацией ЗС РЛС, поэтому антенна является антенной ОК рассматриваемого АКП. Антенна ДК имеет излучатели, идентичные основному, ноориентированные ортогонально (рис. 5.16).273Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыОКДК∑XК∫аU∑СекторподавлениябОтметкиот целейвОтметкаот ИПXРис.
5.16. Поляризационный АКП: а – структурная схема;б – вид ИКО при выключенном АКП; в – вид ИКО при включенном АКПАКП с использованием поляризационных различий полезного сигнала и помехи позволяет подавить АП, действующую по главному лепесткуДНА РЛС и, следовательно, обнаруживать сам ИП. Комплексный коэффициент передачи К , как и в случаях с квадратурным и гетеродинным АКП,обеспечивает равенство фазы и амплитуды помехи ДК фазе и амплитудепомехи ОК и, следовательно, когерентную компенсацию последней. Эффективность поляризационного метода защиты от АШП существенноснижается при хаотически поляризованной помехе, у которой ортогонально поляризованные составляющие некоррелированны или слабо коррелированны между собой. Однако создание таких помех представляет определенные технические трудности.Рассмотренные выше устройства относятся к классу корреляционных АКП с выделенными ОК и ДК.
В то же время в АФАР применяютсяи корреляционные АКП с равноценными каналами. В последнем случаеуравнение (5.21) примет видlG Т∗UG (t ) =UG Т (t ) RlG ∗ ,U Σ (t ) = R(5.22)Gгде U (t ) – вектор-столбец комплексных сигналов элементов ФАР порядкаlG Тm (m – число элементов ФАР); R – оценка транспонированного векторстолбца комплексных коэффициентов передачи корреляторов многоканального АКП, определяемая интегрально-матричным уравнениемТ G −1 GGGG −1 1 Т GG1 lll∗∗[()()(α)]dt . (5.23)R = − ∫ Ф [U (t )U Σ (t ) − X (α)]dt = ФUtUt−XΣТ0Т ∫0274Глава 5.
Методы повышения защищенности РЛС от активных помехGG −1 G G т ∗ − 1lЗдесь Ф= (U (t )U (t )) – оценка ОКМП в элементах ФАР; X ( α ) – вектор пространственного (амплитудно-фазового) распределения ожидаемогосигнала.G −1lможно заКак и в приведенном выше случае, оценку матрицы ФGlменить оценкой матрицы элементов ее главной диагонали L = || diag(1/ σˆ i2 ) || ,что эквивалентно действию схем ШАРУ на входах АКП.
Здесь σˆ i2 – оценка суммарной дисперсии помехи в i-м канале приема.U1GUU2···×GL×U∑GR∫GX (α )Um∑−×Рис. 5.17. Схема многоканального АКП с равноценными каналамиОчевидно, что такой АКП (рис. 5.17), как и АКП с выделенными ОКи ДК, весьма критичен к влиянию полезного сигнала на цепи самонастройкии обеспечивает эффективное подавление АШП только в случае существенного превышения мощности помехи над мощностью сигнала (т. е. в случае,когда наличием сигнала в цепях самонастройки АКП можно пренебречь).lG lGВ этом случае оценка весового вектора R = Rп содержит информациюlGтолько об ИП. Если же влиянием сигнала на оценку вектора R пренебречьневозможно, необходимо принимать меры по его устранению. Индекс «п»,введенный в обозначение вектора, указывает на наличие в нем только помехи и внутреннего шума элементов ФАР.
В условиях активной локациинешумящих целей на фоне АШП этот индекс обычно опускают.Итак, что в рассматриваемом варианте устройств помехозащиты формирование нулей в результирующей ДНА в направлении на точечные ИПпроисходит автоматически на основе оценки только лишь степени корреляции помеховых сигналов ОК и ДК по так называемой обучающей выборке.275Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыНикакой дополнительной информации относительно угловых положенийИП и интенсивности помеховых колебаний такие системы не требуют. Этоих основная специфика и весьма существенное преимущество.К основному недостатку рассмотренных систем следует отнести их низкое быстродействие в случае воздействия нестационарной помехи или наличия в рабочем секторе РЛС нескольких ИП.
Эти недостатки многоканальныхАКП со слабонаправленными антеннами ДК обусловлены сильной статистической взаимосвязью помеховых сигналов в этих каналах от различных ИП.2. Методы когерентной компенсации АШП на основе предварительной пеленгации ИП. Реализуются на базе ФАР и основаны на предварительном пространственном разделении сигналов АП.
Формирование нулей(провалов) ДНА в направлении на ИП осуществляется в два этапа. На первомэтапе выполняют оценку числа, угловых координат и интенсивностей ИП,а также выбирают (по предварительной информации) сигнальное направление (направление локации или направление на сопровождаемую цель).На основе полученной информации формируют компенсационные лучи (каждый из которых направлен на определенный ИП) и сигнальный луч, ориентированный на цель (рис. 5.18). На втором этапе происходит когерентное вычитание помех, принятых компенсационными лучами из помех, принятыхсигнальным лучом. В результате образуется многолучевая адаптивная ФАР,в которой максимум сигнального луча направлен на нешумящую (прикрываемую или сопровождаемую) цель, а нули адаптивной ДН совпадают с направлениями на ИП.
В качестве оконечного устройства адаптации здесь можноприменять многоканальный АКП, подобный представленному на рис. 5.15.ИП 1ЦельКоординаты цели12ИП 234ИП 3mЛучеобразующаяматрицаКоординаты ИПУстройство оценкипомеховойобстановкиUОКnUДКn21UДК2×К 1 К 2∑_∑U∑UДК1К nВычислительвeсовыхкоэффициентовРис. 5.18. Структурная схема устройства когерентной компенсации АШПс предварительной пеленгацией ИП276Глава 5. Методы повышения защищенности РЛС от активных помехЭффект предварительного пространственного разделения АШПв таких устройствах защиты проявляется в существенном повышении ихбыстродействия (скорости адаптации) относительно рассмотренных выше алгоритмов и устройств адаптации на основе обучающих выбороквходных сигналов.
Быстродействие (скорость адаптации), в зависимостиот сложности помеховой обстановки, может быть выше в 10–15 рази более. Существенным недостатком этих методов является сложностьтехнической реализации, поскольку задача пеленгации сама по себесвязана с проведением емких векторно-матричных вычислительныхопераций.3. Методы компенсации помех на выходах вспомогательныхпространственных каналов без пеленгации ИП. Представляют собойрезультат объединения преимуществ двух предыдущих вариантов помехозащиты. В этом случае антенны ДК являются остронаправленными, однако их ДН занимают фиксированное положение в пространстве, перекрывая скаты и наиболее интенсивные боковые лепестки ДНА ОК.
Такоепространственное расположение ДНА ДК и их направленный характерпозволяют существенно повысить скорость адаптации АКП за счет ослабления в том или ином ДК статистической взаимосвязи помех от нескольких ИП.Наиболее распространенный способ формирования такой многолучевой ФАР связан с использованием в качестве лучеобразующей матрицыGнекоторого ортогонального преобразования А , например, преобразования Адамара, являющегося наиболее простым. Применительно к случаюлинейной ФАР с числом элементов m = 4 такая матрица имеет следующий вид:1111G 1 −1 1 −1.А=1 1 − 1 −11 −1 −11Первая строка матрицы формирует ДНА ОК, а остальные – ДНАДК, максимум каждой из которых сдвинут по угловой координате относительно предыдущей на 90º и имеет провал в направлении максимумаДН основного канала (рис.
5.19). При этом все сигналы, действующиес направления максимума ДНА ОК, автоматически являются полезнымисигналами и участия в адаптации (в процессе самонастройки АКП напомехи) не принимают. Одновременно все сигналы, выходящие за пределы этого провала, воспринимаются в качестве помеховых и подлежаткомпенсации.277Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системы11230,7540,50,250–2–1,5–1–0,500,511,52Рис. 5.19.
ДН линейной четырехэлементной ФАР при использованииортогонального преобразования АдамараОчевидно, что приведенный вариант устройства помехозащиты по показателям качества подавления помех занимает промежуточное положениемежду вариантами, рассмотренными выше. С одной стороны, высокая пространственная направленность антенн ДК обеспечивает в них более глубокую развязку по мощности точечных ИП, действующих с различных направлений (по сравнению со случаем, представленным на рис. 5.8). Эта развязкаобеспечивает благоприятные условия для достижения более высокого коэффициента подавления помех и быстродействия устройств адаптации в сложной помеховой обстановке. С другой стороны, эффект пространственногоразделения точечных ИП здесь не столь радикальный, как в случае с предварительной пеленгацией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
