Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Учеб.179ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВкапронового волокна. Ширина лент может быть от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, а диаметр волокна – от десятков до сотенмикрон при толщине металлического покрытия порядка единиц микрон.Обычно дипольные отражатели собираются в пачки в таком количестве,чтобы каждая пачка по своим отражающим свойствам имитировала реальную цель. Число отражателей в пачке можно рассчитать по следующейформуле:n = σ п 0,17 λ 2 ,(4.44)где σп – эффективная площадь рассеяния пачки.Для маскировки дипольные отражатели сбрасывают с борта самолетапри помощи автоматов или выстреливают пушками и ракетами. Для маскировки необходимо, чтобы средняя эффективная площадь диполей, занимающих импульсный объем РЛС, превышала среднюю эффективную площадьцелей, находящихся в этом объеме.Поверхностно-распределенные объекты.
К ним относятся различныеучастки земной поверхности (лес, кустарник, пашня, водная поверхность,здания, постройки и т. д.). Они могут быть разделены на гладкие и шероховатые (неровные) поверхности.θθа)б)Рис. 4.67. Характер вторичного излучения радиоволнповерхностно-распределенными объектами:а – зеркальное отражение; б – диффузное отражениеОтражение от гладкой поверхности, размеры которой значительно превосходят длину волны λ, оказывается зеркальным (рис.
4.67, а). Отражениеот шероховатых поверхностей с неровностями порядка длины волны является диффузным (рис. 4.67, б). При этом падающая волна рассеивается во всехнаправлениях и часть энергии возвращается к радиолокатору. Диаграмма направленности диффузного вторичного излучения имеет вид сферы, касательной к поверхности. Неровности поверхности по-разному сказываются на различных длинах волн и при различных углах облучения.
Для РЛС (особенносантиметрового диапазона волн) большую часть поверхности суши следуетсчитать шероховатой. Зеркальное отражение наблюдается лишь в случаяхгладких поверхностей (спокойная водная поверхность, бетонированные уча- Радиолокационные системы. Учеб.180ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВстки и т.
д.). Шероховатая поверхность формирует обратное излучение, которое вызывает на экране индикаторов светящуюся область.Особенностью ПП является неравномерное распределение их спектральной плотности мощности по оси частот (т. е. ПП являются небелымшумом). Такое распределение спектральной плотности мощности объясняется тем, что ПП в некотором импульсном объёме образуются, как правило, совокупностью отражателей (например, диполей, уголков, лент и т.п.), имеющих различные радиальные скорости Vri (соответствующие доплеровским частотам FДпi), и от одного разрешаемого объёма к другомуизменяется число отражателей и распределение их скоростей.
Спектральная плотность мощности ПП, наблюдаемой на фоне белого шума, определяется выражениемN (=f)∑k G( f − F ) + N ,iДпi0(4.45)iгде ki – коэффициент пропорциональности, зависит от числа отражателей вразрешаемой объёме, имеющих радиальную скорость Vri;G(f) – спектральная плотность помехи для неподвижных отражателей;N0 – спектральная плотность белого шума.Изменение значения N(f) при обзоре пространства обусловливает поэтому нестационарность ПП. Однако в пределах одного разрешаемого объёма её можно считать стационарным небелым шумом.При оптимальной фильтрации сигналов на фоне маскирующих ПП используются отличия в спектрах полезных сигналов и помехи, обусловленныеразным доплеровским смещением частоты сигнала и помехи.
Найдем частотную характеристику оптимального фильтра.Положим, что спектральная плотность ПП N(f) нигде не обращается вноль. Примем, что эта помеха и сигнал со спектральной плотностью напряжения g(f) пропущены через фильтр (рис. 4.68) с частотной характеристикойk0 [ f ] .N(f)g ( f )k0 ( f)N(f)k0(f)2gвых(f) = g(f) . k0(f)Рис. 4.68. К расчету АЧХ согласованного фильтраВыберем АЧХ данного фильтра так, чтобы спектральная плотность2мощности помехи на выходе N(f)k0(f) не зависела от частоты, т.
е.Nвых(f) = N(f)k0(f)2 = const = c0 Радиолокационные системы. Учеб.181ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВилиПоскольку шум на выходе фильтра стал белым, то оптимальное обнаружение осуществляется путем фильтрации сигнала на фоне белогошума.Следовательно, последующий фильтр должен иметь характеристику,согласованную с выходным сигналом предыдущего фильтра, т. е.=kсогл ( f ) c1 g ( f ) k0 ( f ) ⋅ e −2πft0 .2N ( f ) k0 ( f )Ń(f)g ( f )k0 ( f )g ( f )k0 ( f )k1согл ( f )Рис. 4.69. Схема фильтрации на фоне белого шумаОптимальная характеристика для приема сигнала на фоне небелогошума в целом будет иметь видc ⋅ g ∗ ( f ) e − j 2πft0,kопт ( f ) =N( f )(4.46)где с = с0 · с1.Полученная формула оптимальной частотной характеристики для случая небелого шума является обобщением формулы для случая белого шума.Для этого достаточно положить N(f) = N0 = const.Наряду с необходимостью накопления сигнала, описываемого формулой оптимальной фильтрации на фоне белого шума, формула (4.46)учитывает необходимость режекции (подавления), когда шум небелый(рис.
4.70). Радиолокационные системы. Учеб.182ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ|g(f)|ff0 – FДцN(f)ff0 – FДц|Kопт(f)|fРис. 4.70. Пояснение принципа режекции сигнала помехиРассмотрим пример, соответствующий случаю последовательноговключения двух фильтров с частотными характеристиками (рис. 4.70):kп ( f ) =1N( f ),kн ( f ) = g∗ ( f ) e− j 2πft0 .Соответственно фильтр с частотной характеристикой kп(f) являетсяфильтром подавления помехи, а фильтр с частотной характеристикой kн(f) –фильтром накопления сигнала.Оптимальная частотная характеристика (4.46) может быть представлена и в виде произведения двух последовательно соединенных фильтрующихцепей с частотными характеристиками k0(f) и k1(f):kопт ( f ) = k0 ( f ) ⋅ k1 ( f ) = c ∗1e − j 2πft0 g ( f ).N ( f ) N ( f ) Фильтр с характеристикой k0 ( f ) =1N( f )(4.47)обеляет выходной спектрпомехи:k02(f) .
N(f) = const.Второй фильтр согласован с сигналом, прошедшим обеляющий фильтр,и обеспечивает оптимальную обработку сигнала на фоне белого шума, т. е.выполняет накопление сигнала во времени.Фильтр с АЧХ k0(f)осуществляет режекцию спектральных составляющих принимаемых колебаний, необходимую для оптимизации приема вусловиях небелого шума. Радиолокационные системы. Учеб.183ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВРассмотрим случай оптимального приема когерентной пачки периодически следующих импульсов при наличии ПП и внутреннего шума. ИзобразимАЧС сигнала g(f) и спектральную плотность помехи (рис. 4.71).Кривая N(f) получена в результате сдвига спектральной плотностизондирующего сигнала на среднюю доплеровскую частоту помехи и наложения составляющих внутреннего шума N0.На рис. 4.71, в представлена АЧХ оптимального фильтра.
Оптимальный фильтр в этом случае осуществляет:подавление колебаний частот, соответствующих гребням помехи;пропускание частот, соответствующих гребням сигнала, и сложение ихколебаний (накопление сигнала).|g(f)|а)б)в)1/МТ1/ТN(f)f0 – FД ц|Копт(f)|f0–FД п срfffРис. 4.71. Эпюры, иллюстрирующие вид: а – АЧС полезного сигнала(когерентная пачка); б – спектр ПП; в – АЧХ оптимального фильтраДля оценки качества обработки сигналов на фоне ПП пользуются коэффициентом подпомеховой видимости. Он показывает, во сколько раз можно увеличить интенсивность помехи на входе схемы оптимальной обработки(защиты от помех) при условии, что качество обнаружения останется такимже, как и при более слабой помехе в случае отсутствия схемы защиты (оптимальной обработки):P P K пв = с : с , Рп вых Рп вх(4.48) Pc – отношение сигнал/помеха по мощности на выходе (входе) Pп вых ( вх )где устройства. Радиолокационные системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
