Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 28
Текст из файла (страница 28)
е. совпадут с ожидаемым сигналом). Схема обработки для описанного случая представлена на рис. 4.53. Радиолокационные системы. Учеб.166ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВy(t)y1(t)ВСх1(t)CФk2(t)zГСИРис. 4.53. Схема корреляционно-фильтрового обнаружителя когерентной пачкирадиоимпульсов со стробированием: ВС – временной селектор;ГСИ – генератор стробирующих импульсов; СФ – согласованный фильтрВременной селектор осуществляет перемножение с помощью стробирующих импульсов последовательности x1(t). В качестве согласованногофильтра можно использовать узкополосный колебательный контурс шириной полосы пропусканияП=1=τс1.( M − 1) T(4.37)Растягиваясь в узкополосном контуре до длительности τc = М·T, импульсы сигнала накладываются и когерентно суммируются (рис.
4.54).x(t)x1(t)x2(t)tttа)_____________________________________________y(t)ttx1(t)y1(t) = y(t) · x1(t)tt tzб)Рис. 4.54. Представление когерентной пачки радиоимпульсов произведением двух функций (а) и временные диаграммы напряжений (б) в схеме, показанной на рис.
4.53 Радиолокационные системы. Учеб.167ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВРассмотренная схема корреляционно-фильтровой обработки предполагает применение СФ на высокой частоте. Такие схемы обычно сложны в изготовлении и эксплуатации.На практике большое распространение нашли схемы корреляционнофильтровой обработки с узкополосной фильтрацией на промежуточной частоте.y(t)f0ПреселекторCмеситель(Х)y1(t)f2CФ промежуточной частотыzх1(t)f1ГетеродинРис. 4.55.
Схема корреляционно-фильтрового обнаружителяна промежуточной частотеСтруктурная схема устройства для такой обработки приведена на рис.4.55. Она вытекает из комплексного представления ожидаемого сигналаx=( t ) e j 2πf0t x1 ( t ) e j 2πf1t ⋅ x2 ( t ) e j 2πf2t(4.38)и соответствует:1) обобщенному гетеродинированию на частоте f1 = fг с введениемгетеродинное напряжение модулирующего множителя x1 ( t ) ;в2) фильтровой обработке на промежуточной частоте f2 = fпр.
Импульсная характеристика фильтра согласуется с колебанием x ( t ) j 2π( f0 − f1 )t.x2 ( t ) e j 2πf2t = ext() 1 (4.39)Преселектор предназначен для исключения приема сигналов по зеркальному каналу. Если закон модуляции обобщенного гетеродина повторяетзакон модуляции ожидаемого сигнала, то происходит демодуляция сигнала иимпульсная характеристика фильтра соответствует немодулированному колебанию промежуточной частоты f2. Фильтр должен представлять собой узкополосный колебательный контур.Действительно, при x1 ( t ) = x ( t ) получимj 2π( f 0 − f1 )tx2 (=t ) e j 2πf2t e=e j 2πf2t .При ЧМ- и ФМ-колебаниях может проводиться полная или частичнаяфазовая (фазочастотная) демодуляция. Радиолокационные системы. Учеб.168ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4.
КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВСлучай полной частотной демодуляции рассмотрим на примере, когдазондирующий сигнал РЛС представляет ЛЧМ-сигнал с периодическим законом изменения мгновенной частоты и девиацией Δf (рис. 4.56).f=(t )f min +t⋅ ∆f ;Tf(t)fmaxf (t + =T)f (T ).f0(t) = f(t – tз)ΔffmintзТtx(t)0tРис.
4.56. Случай полной частотной демодуляции ЛЧМ-сигналаОт целей приходят сигналы с законами изменения мгновенной частотыfc(t) = f(t – tз). Если tз < T, то в качестве гетеродинного Uг(T) можно взятьсмещенное на fпр зондирующее колебание. На выходе смесителя формируется колебание Uр(t) разностной частоты, равной на большей части T–tз периода T:f = f ( t ) − f ( t − tз ) =tз2r ∆f∆f =.ТcT(4.40)Для выделения колебания Uр(t) на схеме (рис.
4.57) предусмотренспектроанализатор в виде набора полосовых фильтров. Полосы пропусканияфильтров выбираются обратными длительностям когерентно обрабатываемых сигналов Т, т. е. П ≈ 1/T. Дальность до цели определяется номеромфильтра с максимальным выходным напряжением.ГетеродинПреселекторСмесительПФДПФДПФДРис. 4.57. Схема выделения колебаний разностной частотыс помощью спектроанализатора Радиолокационные системы. Учеб.169ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4.
КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВЕще одной разновидностью корреляционно-фильтровой обработки является спектральный анализ с использованием ЛЧМ-гетеродинированияисжатия в согласованном с гетеродином дисперсионном фильтре (рис. 4.58).fпрfпрUcПреселекторСМUрСФtfcГетеродинfгttРис. 4.58.Схема корреляционно-фильтровой обработки с использованиемЛЧМ-гетеродинирования и сжатия в согласованном дисперсионном фильтреРазличие в частотах сигналов преобразуется во временное положениесжатых радиоимульсов.Корреляционно-фильтровая обработка имеет серьезный недостаток –необходимость обзора по дальности и скорости в случае, когда они неизвестны. Схема многоканального корреляционно-фильтрового обнаружителя,представленная на рис.
4.59, позволяет осуществлять параллельный обзор почастоте и времени запаздывания.Каждый канал дальности содержит набор узкополосных фильтров, перекрывающих диапазон доплеровских частот. Повторное стробирование подальности восстанавливает исходную длительность сигнала. Выбор количества каналов определяется диапазоном изменения параметров FД, tз и разрешающей способностью РЛС по этим параметрам.Ф1ФпПреселекторCMГетеродин...ПУz0Д……ХДΣПУz0Стробирование по дальностиСтробирование по дальностиФ1ДФп. ..
.. .ΣПУz0ДΣ……ХХХПУz0Рис. 4.59. Схема многоканального корреляционно-фильтрового обнаружителя:ПУ – пороговое устройство; СМ – смеситель; Ф – фильтр; Д – детектор Радиолокационные системы. Учеб.170ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВТаким образом, корреляционно-фильтровая обработка позволяет нетолько упростить техническую реализацию обнаружителей сигналов, но изначительно расширяет возможности по решению, например, задач измерения параметров сигналов, распознавания типов целей и т. п.Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям1. В чем заключается принцип корреляционно-фильтровой обработки?2.
Из каких соображений выбираются функции x1(t) и x2(t)?3. Пояснить, какие операции включает метод корреляционнофильтровой обработки и как они связаны с его названием?4. Привести обобщенную структурную схему корреляционнофильтрового обнаружителя и пояснить, почему для приема сигналов со случайной начальной фазой не требуется квадратурных подканалов.5. Как выбирают длительность стробирующих импульсов x1(t)?6. Как изменится схема корреляционно-фильтрового обнаружителя, если неизвестна частота Доплера FД?7. Чем определяется АЧХ фильтра, согласованного с сигналом x2(t)?Задача 1.
На вход приемного устройства РЛС поступает когерентнаяпрямоугольная пачка прямоугольных радиоимпульсов без внутриимпульсноймодуляции со следующими параметрами: τи = 1 мкс, T = 1 000 мкс, М = 21.Синтезировать корреляционно-фильтровой обнаружитель сигнала при неизвестной величине tз, но известной FД и определить количество каналов обработки и отношение сигнал/шум q2 на выходе устройства обработки, если разрешающая способность РЛС по дальности δr = 150 м, а отношение r сигнал/шум для одиночного импульса на выходе устройства q2и= 1.Задача 2.
В схеме корреляционно-фильтровой обработки задачи 1 гетеродин используется только для переноса частоты входного сигнала на промежуточную, т. е. не является обобщенным. Изобразить структурную схемуустройства обработки и частотную характеристику её фильтровой части, считая время прихода сигналов известным.Задача 3.
Определить полосу пропускания фильтра для схемы, синтезированной в задаче 1.Задача 4. В РЛС используется корреляционно-фильтровая обработкаЛЧМ-радиоимпульса со случайной начальной фазой с девиацией Δfс = 10 МГц.Для обработки сигнала применяется фильтр, согласованный с ЛЧМ-сигналомс девиацией Δfф = 1 МГц. Изобразить структурную схему устройства обработки с частотной демодуляцией сигнала и определить частоту девиации Радиолокационные системы. Учеб.171ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМКонтрольные вопросы и задачи к практическим занятиямсигнала обобщенного гетеродина x1(t) и длительность импульса на выходесхемы.
Полагать FД и tз известными.Задача 5. В РЛС используется ФМ-сигнал с кодом + + − + со случайной начальной фазой. Изобразить схему корреляционно-фильтровой обработки сигнала с полной демодуляцией при известной доплеровской частоте,код сигнала обобщенного гетеродина и определить полосу пропусканияфильтра, если длительность парциального радиоимпульса τ0 = 4 мкс.4.5.
ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ4.5.1. ОПТИМАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПАССИВНЫХ ПОМЕХФизические основы, лежащие в основе компенсации сигналов, отраженных от пассивных помех и «местных предметов».При работе радиолокаторов наблюдается явление отражения электромагнитных волн, излучаемых антенной, от объектов, электрические параметры которых отличаются от параметров среды распространения радиоволн. Вчастности, такими объектами являются местные предметы, гидрометеоры(облака, дождь, град, снег), другие объекты естественного происхождения, атакже специально создаваемые помеховые сигналы.В дальнейшем всеперечисленные виды сигналов будем называть пассивными помехами (ПП).Интенсивность ПП может превышать на 30–80 дБ уровень собственных шумов приемника, что приводит к его перегрузке и потере полезного сигнала.Отраженные от целей сигналы и маскирующие ПП имеют определенные отличия, связанные с различиями целей и отражателей, создающих ПП.
Кчислу этих различий отнотносятся:1. Распределенный характер мешающих отражателей и близкие к сосредоточенным «блестящие» элементы цели. Поэтому, повышая разрешающуюспособность по координатам и сокращая при этом размеры разрешаемого объема (во всяком случае, до размеров, превышающих размеры самолета), можнодобиться улучшения наблюдаемости сигнала на фоне ПП.2. Отличия в поляризации отраженных сигналов, которые наблюдаются,если ПП создается, например, гидрометеорами (дождь, тучи), состоящимииз мелких капель, имеющих форму шара. Если гидрометеоры облучаютсяколебаниями с круговой поляризацией, то они отражают колебания также с круговой поляризацией, но с обратным (если смотреть в направлениираспространения волны) вращением плоскости поляризации.
Если приемнаяантенна не воспринимает колебания с такой поляризацией, она тем не менее Радиолокационные системы. Учеб.172ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВможет принимать колебания от целей, облада-ющих несимметрией структуры.3. Различия в скорости перемещения мешающих отражателей и цели.Скорость перемещения наземных мешающих отражателей относительно наземной радиолокационной станции равна нулю, в то время как представляющие практический интерес цели перемещаются с достаточно большойскоростью.Если ПП создается противорадиолокационными отражателями, то этиотражатели, будучи сброшены с самолета, быстро теряют первоначальнуюскорость, приобретая скорость, близкую к скорости ветра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
