Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Квадратурная система СДЦСинусный фазовый детекторsinU Вых.ФДπ0S=ΔφsinU Вых.ФДd(Δφ)0UcosВых. ФДππ/22π3π/2Косинусный фазовый детектор0UC=3π2ππ5π/22π3πΔφ3πΔφ3πΔφcosВых. ФДd(Δφ)0С+Sπ/2ππ/2π3π/22π5π/2103π/22π5π/23πΔφРис. 4.91. Огибающие сигналов в каналах обработкиПодавитель на промежуточной частоте.Рассмотрим подавитель на примере псевдокогерентной РЛС, частьсхемы которой изображена на рис. 4.92. Радиолокационные системы. Учеб.202ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5.
ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВКогерентныйгетеродинfПЧ1Смеситель 3ФазовыйдетекторУЛЗfПЧ2fПЧ1Смеситель 1От магнетронаМестныйгетеродинСмеситель 2CигналРис. 4.92. Подавитель на промежуточной частотеВ приведенной схеме после когерентного гетеродина вместо ФД включен третий смеситель. При этом колебания когерентного гетеродина являются опорными для этого смесителя. Так как когерентный гетеродин и сигналприведены к одной и той же промежуточной частоте, то на выходе смесителяможно получить сигнал на второй промежуточной частоте fпч2, которая равнаудвоенному значению первой промежуточной частоты.Сигнал второй промежуточной частоты подается на устройство, аналогичное ЧПВ, в котором вместо вычитающего устройства используется ФД.Фаза сигналов на входах ФД определяется следующим образом:φ=2π ( f пч2 ± FД ) t + φ ∑ ;cφ c=2π ( f пч2 ± FД ) ( t − Tп ) + φ ∑ ,задгде ϕΣ – суммарная начальная фаза, определяемая действием внутренних ивнешних факторов.На выходе ФД образуется сигнал, пропорциональный косинусу разности фаз =φ φ c − φ c зад :U ЧПВ =kд ⋅ cosφ =kд ⋅ cos2π ( f пч2 ± FД ) ⋅ Tп .Для компенсации необходимо выполнение условия2π f пч2=Tп( 2k + 1) π2 , k = 0, 1, 2, …В противном случае компенсация может отсутствовать при FД = 0.Промежуточная частота должна быть связана с частотой повторения импульсов следующим образом:f пч2 =( 2k + 1) ⋅ Fп Радиолокационные системы.
Учеб.4.(4.56)203ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВПри компенсации на промежуточной частоте предъявляются более жесткие требования к точности задержки, чем при компенсации на видеочастоте, отсутствует эффект «слепых» фаз.Череспериодное вычитание.Для череспериодного сравнения амплитуд импульсов с выхода ФД используются устройства ЧПВ или схемы ЧПК. Простейший вариант такогоустройства изображен на рис. 4.93.UВхТп_Σ+UВыхРис. 4.93.
Схема устройства ЧПКОперация ЧПВ реализуется в соответствии с выражениемU Вых ( t ) = U Вх ( t ) − U Вх ( t − Tп ) .Операции обработки линейные, следовательно, и схема представляетсобой линейный фильтр.а)UВхUВыхUВых(К) = UВх(К) – UВх(К – 1)ttrFД = 2Vλб)UВхUВыхUВых(К) = UВх(К) – UВх(К – 1)ttРис. 4.94. Сигналы на выходе простейшей схемы ЧПК при отражении от цели:а – неподвижной; б – движущейсяПри действии на входе последовательности импульсов с периодом повторения Тп выходной сигнал представляет собой разность амплитуд входного сигнала и сигнала, задержанного на период повторения Тп.
Если амплитуды входных импульсов одинаковы, то на выходе схемы они оказываются подавленными, начиная со второго. Следовательно, сигналы от неподвижныхобъектов подавляются (рис. 4.94). Радиолокационные системы. Учеб.204ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВЕсли амплитуда изменяется от импульса к импульсу (объект движется),имеет место выходной сигнал в виде последовательности импульсов различной амплитуды и полярности.Частотная характеристика режекторного гребенчатого фильтра (схемыоднократного ЧПВ) была определена выше (рис. 4.76) .АЧХ имеет нули, положение которых изменяется при изменении периода посылок Тп на некоторую величину.
АЧХ наглядно поясняет работусхемы ЧПВ со спектральной точки зрения. Так как периодическая последовательность импульсов от неподвижных объектов имеет спектральные составляющие на частотах nFп (n = 0, 1, 2, …), т. е. в нулях АЧХ, то сигналы такихцелей полностью подавляются. В случае движущихся объектов спектральныелинии имеют частоты nFп ± FД и такие сигналы проходят на выход подавителя. Однако амплитуда этих сигналов значительно зависит от скорости воздушного объекта. На рис. 4.95 изображено расположение спектральных линий при двух скоростях цели.К(f)0FДFпFД2 = Fп–FД2 Fп–FД12FпFп + FД1 Fп + FД23FпfРис. 4.95 Работа схемы однократного ЧПВ со спектральной точки зренияДля доплеровского сдвига FД1 (пунктирные линии на рис. 4.95) спектральные составляющие заметно подавляются.
При FД2 = Fп /2 подавление отсутствует, что соответствует оптимальной скорости движения воздушногообъекта. Следовательно, требуется устройство с более равномерной АЧХ.Ухудшение качества компенсации однократной системы ЧПВ, по сравнению с оптимальным режекторным фильтром, объясняется расширениемгребней спектра пачки. Ширина каждого гребня по уровню, близкому к 0,5,определяется величиной 1/МТ, где Т – период повторения; М – число импульсов в пачке.
Чем меньше количество импульсов в пачке, тем хуже качество подавления. Качество подавления ухудшается и в том случае, если ширина гребней помехи увеличивается за счет разброса скоростей отражателей(рис. 4.96). Радиолокационные системы. Учеб.205ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВN(f)KI(f) = 2 sin πfT1 + ΔFДпМТfРис. 4.96. Качество компенсации однократной схемой ЧПВВ обоих случаях существенное ухудшение качества подавления можнопояснить заостренной формой провалов АЧХ схемы однократного ЧПВ. Длялучшего подавления спектральных составляющих помехи и сохранения спектральных составляющих сигнала желательно иметь частотную характеристикув области режекции достаточно узкой.
Этому удовлетворяютв определенной степени подавители с многократной ЧПК, которые представляют собой последовательно включенные однократные схемы ЧПВ.Схема двукратного вычитания представляет собой последовательновключенные две схемы однократного ЧПВ (рис. 4.97).Первый каскад ЧПВТзадUВхВторой каскад ЧПВТзад+1Σа)Σ–1-1UВхТзадб)UВых+1Тзад+1UВых–2 Σ+1Рис.
4.97. Двукратные подавители помех на основе: а – каскадного включенияпростейших схем ЧПК; б – конического фильтра второго порядкаПри этом первая схема однократного вычитания формирует первуюконечную разность:∆1 ( t=) U Вх ( t ) − U Вх ( t − Tп ) ,а вторая схема вырабатывает вторую разность:∆ 2 ( t ) = ∆1 ( t ) − ∆1 ( t − Tп ) = U Вх ( t ) − 2U Вх ( t − Tп ) + U Вх ( t − 2Tп ) . Радиолокационные системы.
Учеб.206ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВАПЧ схемы двукратного вычитания синус-квадратная (рис. 4.77)ипоэтому схема двукратного ЧПВ лучше компенсирует расширенные гребниспектра помехи. Улучшение качества подавления можно пояснить свременнóй точки зрения. Если при линейном нарастании амплитуды импульсов первая схема однократного ЧПВ даст постоянный уровень остатков, товторая схема его полностью скомпенсирует. Поэтому схема двукратного вычитания в меньшей степени реагирует на амплитудную модуляцию импульсов в пачке, обусловленную обзором по угловой координате или разбросомскоростей отражателей.Наряду с определенными достоинствами схема двукратного вычитанияимеет следующие недостатки:увеличение объема аппаратуры;расширенные области провалов АЧХ (ухудшение условий обнаружения движущихся воздушных объектов при некоторых скоростях).Области провалов можно сузить, сохранив при этом параболическуюформу последних.
Для этого используют связи (положительные или отрицательные) в качестве цепей коррекции. Пример схемы двукратного ЧПВ с отрицательной обратной связью приведен на рис. 4.98, а результирующая АЧХ– на рис. 4.99.Крез(f)+К(f)-β01/Т2/Т3/Т fКрез(f)Рис. 4.98. Схема ЧПВс отрицательной обратной связьюРис. 4.99. АЧХ схемы ЧПВс отрицательной обратной связьюРезультирующая АЧХ имеет провалы параболической формы и примерно постоянное значение в промежутках между ними. В результате этогополезный сигнал при прохождении через схему не ослабляется почти привсех скоростях движения цели. Ширину провалов АЧХ можно регулировать,изменяя величину коэффициента обратной связи β .Меры борьбы со «слепыми» скоростями.Эффект «слепых» радиальных скоростей цели характерен для когерентно-импульсных РЛС и отсутствует в случае непрерывных колебаний.Поясним его с помощью рис.
4.100. Радиолокационные системы. Учеб.207ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВUКГ0Uз0UcF02D/CТп2D/C(2λ/2)/CРис. 4.100. К понятию «слепых» скоростейНа рис. 4.100 изображены зондирующие импульсы, образованные изнапряжения когерентного гетеродина, и отраженные импульсы для случая,когда расстояние за период повторения Тп от одного обзора до другого изменилось на λ/2. Так как колебания проходят двойной путь (до цели и обратно),общий путь изменится на λ, а фаза – на 2π.
Фазовый сдвиг между напряжением когерентного гетеродина и обоими импульсами остается одинаковым.Поэтому на выходе ФД оба импульса будут иметь одинаковую амплитуду,пульсации будут отсутствовать и наличие движения обнаружить невозможно.Аналогично будут отсутствовать пульсации, если расстояние до цели за времяТп изменится на пλ/2 (п = 1, 2, 3, …). Соответствующая радиальная скоростьдвижущегося воздушного объекта называется «слепой»:Vсл =n⋅λ 2λ= n ⋅ ⋅ Fп .Tп2«Слепым» скоростям соответствуют доплеровские частоты:FД сл= n ⋅ Fп .На рис.
4.101 изображена зависимость частоты биений от частоты Доплера. Максимумы частоты огибающей соответствуют частотамFД = (k+ 1/2) Fп, (k = 0, 1, 2, …). Скорости цели, обеспечивающие максимальнуючастоту пульсаций, называются оптимальными. Радиолокационные системы. Учеб.208ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВFбFп20Fп23F2 пFпFД5F2 п2FпРис. 4.101. Зависимость частоты огибающей видеоимпульсов от частоты ДоплераОдним из возможных методов борьбы со «слепыми» скоростями является вобуляция частоты повторения импульсов запуска. На рис. 4.102а изображены импульсы синхронизатора, следующие через период Тп, а на рис.4.102б – импульсы запуска модулятора с двухпериодной вобуляцией, при которой интервал между импульсами составляет Тп + ∆Тп и Тп – ∆Тп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
