Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 32
Текст из файла (страница 32)
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВНекогерентные РЛСРЛС c СДЦКогерентные РЛСРЛС с кадровымвычитающимсигналомc внутреннейкогерентностьюc внешнейкогерентностьюпсевдокогерентныеРЛСРЛС с опорным сигналомсовмещенной помехиРЛС с опорным сигналомот помеховогогетеродина, фазируемогонесовмещенной помехойистинно когерентные РЛСРЛС высокойскважностиРЛС малой скважности(импульсно-доплеровскиеРЛС)с низкой частотойповторениясо средней частотойповторенияРЛС,использующиепобочные эффектыдвиженияс высокой частотойповторенияРис. 4.80. Классификация РЛС по виду когерентностиВсе радиолокационные станции, имеющие систему СДЦ, разделяютсяпо принципу работы на две группы: когерентные и некогерентные (рис.
4.80).В когерентных РЛС для СДЦ применяется принцип сравнения по фазе отраженных сигналов с опорным.Цельа)RU31Δφ1U32Δφ2Uпр100U33Δφ3Uпр2Uпр30ЦельVrб)RVrTпR – VrTп2VrTпR – 2VrTпU31Δφ10U32Uпр1Δφ20U33Uпр2Δφ3Uпр30Рис. 4.81. Зависимость разности фаз от характера объекта:а – неподвижная цель; б – подвижная цельПри когерентности этих колебаний разность фаз сигналов, отраженныхот неподвижных объектов, с течением времени меняться не будет,а разность сигналов, отраженных от движущихся целей, будет функцией времени Радиолокационные системы. Учеб.191ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5.
ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ(рис. 4.81). Выявляя эти различия с помощью фазового детектора, можно отселектировать полезные сигналы движущихся целей.Некогерентные РЛС используют для выделения движущихся объектовне фазовую структуру, а смещение огибающей сигнала за значительный промежуток времени либо побочные эффекты движения цели (изменение диаграммы обратного рассеяния, пропеллерная модуляция и др.).Когерентные РЛС, в свою очередь, подразделяются на РЛС с внутренней ивнешней когерентностью в зависимости от источника опорного сигнала.Радиолокаторы с эквивалентной внутренней когерентностью.Простой однокаскадный передатчик, работающий в режиме самовозбуждения, каковым является, например, магнетрон, проще передатчиков истинно когерентных РЛС. Особенностью таких передатчиков является случайная начальная фаза формируемого радиоимпульса (импульсынекогерентны).
Используя такой передатчик, нельзя подавать на фазочувствительный детектор опорное напряжение с жестко фиксированной фазой. Однако можно путем запоминания начальной фазы каждого импульса на время периода повторения построить когерентно-импульсную систему, которую называют псевдокогерентной (рис. 4.82). В такой системе вкачестве опорного напряжения используется специальный генератор –когерентный гетеродин (на высокой или промежуточной частоте), которому навязывается начальная фаза магнетрона. Когерентный гетеродинзапоминает фазу, осуществляя тем самым эквивалентную когерентность.СинхронизаторМодуляторКогерентныйгетеродинАттенюаторМагнетронАнтенныйпереключательУсилительвысокойчастотыФазовыйдетекторК селекторудвижущихся целейРис. 4.82. Структурная схема простейшей псевдокогерентной РЛСКогерентный гетеродин представляет собой генератор с самовозбуждением.
Обычно его колебания искусственно срываются после приема отраженных импульсов от самых далеких объектов. Радиолокационные системы. Учеб.192ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВUзондТUзондUзондUотрtUКПtзtUФДUmcosψнt=0UmcosφкtРис. 4.83. Пояснение принципа действия когерентного гетеродинаПосле начала зондирования в контур когерентного гетеродина поступает напряжение зондирующего импульса (рис. 4.83).
До момента отпираниягетеродина контур работает в режиме вынужденных колебанийи полнаяфазаΦ кг ( t ) =ωc t + φ cдля t ≤ 0.После окончания зондирующего импульса и отпирания в некоторыймомент времени t = 0 когерентный гетеродин формирует сигнал на своейчастоте и его полная фазаΦ кг ( t ) = ωкг t + φ кг для t > 0.Переход от режима вынужденных колебаний к собственным имеет место при t = 0, и полная фаза колебаний когерентного гетеродина при этом неменяется. Это значит, что начальная фаза сигнала навязывается когерентномугетеродину, т.
е. ϕкг = ϕс и остается таковой в течение всего периода следования импульсов.Время запаздывания отраженного сигнала составляет величину, например, tз (рис. 4.78). В этом случае полная фаза отраженного сигнала завремя его существования определяется следующим образом:Φ отр ( t )= ωc ( t − tз ) + φ c .Разность фаз колебаний когерентного гетеродина и отраженного сигнала является функцией времени: Радиолокационные системы. Учеб.193ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВψ ( t ) = Φ кг ( t ) − Φ отр ( t ) = ωкг t − ωc ( t − tз ) .(4.52)При наложении колебаний образуется импульс биений, происход-ящихс разностной частотой.
Скос импульса объясняется изменением сдвига фазмежду напряжением когерентного гетеродина и отраженного сигнала за время длительности импульса.Основными нестабильностями, влияющими на СДЦ с внутренней когерентностью, являются:нестабильность периода посылки и длительности импульса;нестабильность частоты задающего генератора при истинной внутренней когерентности;нестабильность частоты когерентного гетеродина при эквивалентнойвнутренней когерентности;нестабильность частоты сигнала;нестабильность частоты местного гетеродина.Все перечисленные факторы приводят к появлению остатков на выходах схем компенсации, поэтому применяются специальные меры для стабилизации всех параметров.
Сложной является стабилизация частоты при эквивалентной внутренней когерентности. Стабилизация когерентного гетеродина особенно осложняется, поскольку требуется фазирование, поэтому для облегчения его стабилизации работу когерентного гетеродина переводят напромежуточную частоту.Радиолокаторы с внешней когерентностью.Применение СДЦ с внутренней когерентностью затрудняется по мерерасширения спектра доплеровских частот ПП. Такое расширение вызываетсядвумя обстоятельствами: увеличением верхней границы зоны обнаруженияРЛС и укорочением длины волны.
В сантиметровом диапазоне волн спектрдоплеровских частот может достигать такой величины, что в СДЦ с внутренней когерентностью подавить ПП весьма трудно. В этом случае используют системы СДЦ с внешней когерентностью.Принцип работы систем с внешней когерентностью аналогичен системамс внутренней когерентностью. Отличие состоит в том, что когерентный гетеродин фазируется не зондирующим сигналом, а сигналом ПП, или же сама ППиспользуется в качестве источника опорного напряжения. Известно несколькоразновидностей метода внешней когерентности (рис.
4.84).Принцип работы заключается в следующем. Сигналы от усилителяпромежуточной частоты (УПЧ) с большим динамическим диапазоном (например, логарифмического) поступают на обычный детектор (Д), за которымследует схема ЧПВ. На индикатор с амплитудной отметкой (АИ) подаютсясигналы до схемы ЧПВ или после нее. Соответствующие осциллограммыизображены на рис. 4.84б. Радиолокационные системы. Учеб.194ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВU1(t)Д12ЧПВАИtU2(t)tа)б)Рис. 4.84. Блок-схема радиолокатора с внешней когерентностью (а)и эпюры, поясняющие его работу (б)До схемы ЧВП наблюдается продетектированная ПП, сравнительномедленно флюктуирующая вследствие взаимного перемещения отражателей в каждом разрешаемом объеме. Если внутри некоторых разрешаемыхобъемов находятся быстро перемещающиеся объекты, то имеют местозначительно более быстрые флюктуации. После ЧПВ можно обнаружитьпульсации цели на фоне остатков помех.
Таким образом, с одновременным приходом отраженных сигналов от ПП и целей обыкновенный амплитудный детектор приобретает свойства фазочувствительного детектора. Опорным напряжением оказывается напря-жение ПП. Фаза этого напряжения и фаза отраженного сигнала одинаково зависят от начальнойфазы зондирующего импульса, вследствие чего последняя не влияет наразность фаз сигнала и опорного напряжения. Она зависит лишь от радиальной скорости перемещения объекта относительно ПП и определяетсяпо формулеТφТ = 4π ⋅ ⋅ (Vчц − Vчп ) .λ(4.53)Схема некогерентной компенсации обладает существенным недостатком.
Для разрешаемых объемов, в которых нет помех, имеет место обычноедетектирование и при отсутствии флюктуаций сигналы от целей повторяютсякаждый период и компенсируются в схеме ЧПВ. Следовательно, в зонах,свободных от ПП, цели окажутся потерянными, если не принять специальных мер.Одной из таких мер может быть следующая. В тракт обработки вводится искусственная линия задержки с регулируемой задержкой сигналов напромежуточной частоте, которая подключается через переключатель К (рис.4.85). Радиолокационные системы. Учеб.195ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВИмпульсныймодуляторГенератор ВЧАнтенныйпереключательГетеродинСмесительа)tзУПЧ1КУПЧ2Цельб)РЛСАмплитудныйдетекторВыходноеустройствоСинхронизаторΔDD1D2OблакоРис. 4.85. РЛС с внешней когерентностью:а – схема станции; б – образование опорного напряженияПусть в пределах ДНА РЛС одновременно находятся цель, движущаясяс радиальной скоростью Vч, и практически неподвижный объект (облако).Сигнал от неподвижного объекта может быть использован для выделениядоплеровской частоты сигнала цели. На рис. 4.85 цель и облако расположенына различных дальностях и их сигналы в приемнике не совпадают во времени. Если в тракте усиления по промежуточной частоте имеется линия задержки на время=tз 2 ( D2 − D1 ) c , то задержанный сигнал цели совпадает ссигналом от облака.
В УПЧ 2 возникнут биения двух сигналов, в результатечего образуется амплитудная модуляция результирующего колебания доплеровской частоты. На выходе детектора ее можно отфильтровать и измерить.Еще одно видоизменение по сравнению с первоначальным вариантомзаключается во введении быстродействующего устройства анализа помехи икоммутатора выходного напряжения. При отсутствии помехи на индикаторподается напряжение не с выхода схемы ЧПВ, а непосредственно с детектора. Наличие или отсутствие помехи определяется по превышению установленного порога в течение определенного времени.
Эффективность коммутации возрастает, если напряжение на детектор подать через небольшую линиюзадержки, а на анализатор помехи – без задержки. Одним из методов учетасвойств помехи является использование корреляционных обратных связей, Радиолокационные системы. Учеб.196ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВчто позволяет не только компенсировать помеху, но и накапливать полезныйсигнал.Следует обратить внимание на то, что при фазировании когерентного гетеродина помеховыми сигналами они задерживаются на время, равное или несколько большее длительности импульса РЛС, с тем, чтобыпредотвратить компенсацию полезных сигналов от целей, летящих в облаке помех.К достоинствам систем СДЦ с внешней когерентностью можно отнести следующее. Фазирующий импульс помехи проходит те же элементы приемного тракта (от антенны до фазового детектора), что и обрабатываемый сигнал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
