Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Возможный способ формирования таких импульсов показан на рис. 4.102д.Uсина)Тп0Uмодб)Тп + ΔТп2ТпТп + ΔТпТп – ΔТп0Uс Ав)0Uс Вг)0Тп + ΔТпtЗt3ТпtТп – ΔТпТпtТпtЗ + ΔТпtд)К модуляторуОт ФДСинхронизаторΔТпАВТпУЛЗВычит.устройствоРис. 4.102. Вобуляция и девобуляция периода повторенияГенератор синхронизирующих импульсов формирует импульсы с периодом Тп (благодаря синхронизации с помощью ультразвуковой линии задержки –УЛЗ).
С помощью переключателя, управляемого синхронизатором, между син- Радиолокационные системы. Учеб.209ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВхронизатором и модулятором через один период повторения подключается линия задержки с задержкой ∆Тп, так что один интервал между импульсами возрастает на ∆Тп, а второй уменьшается на этот же интервал времени.На рис. 4.102в изображены видеоимпульсы цели, снимаемые с выходаФД (точка А на рис. 4.102д). При положении переключателей, показанных насхеме рис.
4.102д, в периоды, когда импульсы передатчика задерживаются навремя ∆Тп в цепи «фазовый детектор – подавитель», задержка отсутствует инаоборот. Поэтому на входе подавителя (точка В на рис. 4.102д) отраженныеимпульсы следуют с одинаковым периодом Тп (девобуляция), что обеспечиваетобычный режим работы схемы ЧПВ.Скоростную характеристику системы СДЦ с вобуляцией частоты повторения импульсов запуска определяют следующим образом. Если рассматривать каждую пару отраженных импульсов с интервалами Тп1 = Тп + ∆Тп иТп2 = Тп − ∆Тп на выходе ФД, то им соответствуют различные «слепые» скорости. В частности, первые «слепые» скорости равны:Vсл1 = λ 2Tп1 ; Vсл 2 = λ 2Tп2 .Uвых41а)53λ/2Tп1дБ762λ/2Тп22λ/2Тп22λ/2Тп1UрК = 0,600,70,8-100,9б)-20ΔТп = 0-30-40Uвых1,02.03,0FДТп4,0f2f1в)0VчРис.
4.103. Скоростные характеристики системы СДЦ:а, б – системы с вобуляцией периода повторения; в – система с разносом частотыРезультирующую скоростную характеристику определяют как результат усреднения этих импульсов по напряжению или мощности по формуле Радиолокационные системы. Учеб.210ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5.
ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ(4.57)На рис.4.103, а, б изображены скоростные характеристики системы СДЦс вобуляцией периода повторения. Если отношение периодов k = Tп1/Tп2 оченьблизко к единице, то «слепая» скорость значительно возрастает (при этом cos2πfTп и cos 2πf∆Tп одновременно равны +1 или –1).Еще одним способом уменьшения влияния «слепых скоростей» является применение сигналов на различных частотах (рис.
4.103, в). Двухчастотной называется такая РЛС, которая излучает радиоимпульсыи принимает отраженные сигналы одновременно на двух различных частотах. Вдвухчастотной РЛС до фазового детектора осуществляются те же преобразования, что и в одночастотной РЛС, но в двух подканалах приемного устройства, которые соответствуют двум различным частотам зондирующих и отраженных сигналов.В этом случае частоты отраженных сигналов:где FД1 =где FД 2 =f1 отр= f1 + FД1 ,(4.58)f 2 отр= f 2 + FД 2 ,(4.59)2Vr;λ12Vr.λ2В формулах (4.58) и (4.59) f Ι и f2 – несущие частоты передатчиковдвухчастотной РЛС.После преобразования частоты на ФД подаются два сигнала на частотах:f1 пч =f пч ± FД1 ,f 2пч =f пч ± FД 2 .В фазовом детекторе двухчастотной РЛС эхо-сигналы геометрическискладываются не с когерентным напряжением, а друг с другом. В результатепоявляются биения, детектируемые амплитудным детектором.
На выходе детектора образуются видеоимпульсы, огибающая которых изменяется с разностной доплеровской частотой:Fб =FД1 − FД 2 =2Vrλ1−2Vrλ2 Радиолокационные системы. Учеб.=( f Ι − f 2 )2Vr.c(4.60)211ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВЕсли, например, частоты передатчиков f Ι и f2 равны соответственно 1550 и 1 500 МГц, то при одночастотном построении РЛС полосы частот Доплера для ПП, перемещаемых вектором со скоростью от 0 до 50 м/с, заняли быучасток частотных характеристик от нуля соответственно до FД1 = 517 Гц иапридвухчастотномпостроенииРЛСдоFД 2 = 500 Гц ,Fб = FД1 − FД 2 = 517 − 500 =17 Гц.Естественно, что обеспечить подавление ПП в такой узкой полосе доплеровских частот весьма легко.
Применение раздельных систем СДЦ и смешивание выходных сигналов обеспечивает исключение «слепых» скоростей.Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям1. Какова причина образования ПП?2. Почему ПП называют небелым шумом?3. Написать и пояснить выражение АЧХ оптимального фильтра длясигнала, принимаемого на фоне небелого шума.4. Дать определение «слепой» скорости.5. Дать определение оптимальной скорости.6. Что дает увеличение кратности схем ЧПВ?Задача 1. Зондирующий сигнал представляет когерентную последовательность прямоугольных радиоимпульсов длительностью τи = 10 мкс с периодом повторения Тп = 2 мс. Изобразить АЧС сигналов, отраженных от цели и облака ПП, удаляющихся от РЛС соответственно со скоростями 25 м/си 5 м/с; АЧХ согласованного фильтра, полагая, что в отраженной пачке М = 10,длина волны колебаний 0,1 м, время корреляции помехи τ0 = 40 мс.Задача 2.
Для условий задачи 1 изобразить структурную схему оптимальной обработки для случаев:а) радиальные скорости движения цели и ПП известны;б) радиальная скорость движения облака ПП известна, а цели – нет.Определить количество фильтровых каналов.Задача 3. В когерентно-импульсной РЛС радиоимпульсы излучаются начастоте f0 = 3 ГГц с периодом повторения Тп = 1 мс (Тп = 2 мс).
Определитьзначения «слепых» и оптимальных скоростей устройства ЧПВ сигналов, еслисхема компенсации действия ветра (СКДВ) не используется.Задача 4. Как изменятся значения «слепых» скоростей для условий задачи 3, если СКДВ в РЛС используется и доплеровская поправка частоты всигнале, отраженном от помехи, равна 200 Гц. Радиолокационные системы.
Учеб.212ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВЗадача 5. Рассчитать требуемое значение коэффициента подавления ПП,если мощность помехи на входе устройства обработки Рп вх = 10-12 Вт. Помехунеобходимо подавить до уровня внутреннего шума: N0 пр = 10-21 Вт/Гц; ∆fпр = 106Гц.Задача 6. Определить коэффициент подавления помехи схемой однократного ЧПВ, если коэффициент междупериодной корреляцииρ(Тп) =0,9(0,99; 0,999).4.5.4.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВПостановка задачи пространственно-временной обработки.При синтезе обнаружителей радиолокационных сигналов мы предполагали, что сигнал и помеха, поступающие на вход приёмника РЛСс выхода антенны, являются функциями единственной переменной – времени.Реально радиолокационный сигнал является ЭМВ, зависящей как от времени,так и от координат пространства.Особое значение эта зависимость имеет при приеме сигналов ФАР.Оказывается, что наличие пространственных параметров сигнала и их отличие от аналогичных параметров помех позволяет осуществлять эффективнуюселекцию (выделение) сигналов на фоне помех и значительно повысить качество обнаружения радиолокационных сигналов.Теория, основанная на изучении только временных ресурсов, не позволяетопределить оптимальные схемы. Для их синтеза необходимо учитывать и пространственные параметры сигналов, а также условия разделимости пространственной части обработки таких сигналов от её временной части.Задача пространственно-временной обработки заключается в поискеалгоритмов и реализующих их структурных схем оптимальной обработкипространственно-временных сигналов на фоне помех.
Примером этой задачиявляется поиск алгоритма оптимального обнаружения сигналовв РЛС сФАР. Оптимизация обработки сигналов приводит к оптимизации приёмнойсистемы таких РЛС в целом, включая обработку сигналов в антенне. В результате можно синтезировать единую оптимальную систему и выявить потенциальные возможности пространственно-временной обработки сигналов,включающей как элементы пространственной (антенной), так и элементывременной (корреляционной, фильтровой или корреляционно-фильтровой)обработки и в общем случае неделимой на пространственную и временную.Однако в случае, когда можно пренебречь взаимным запаздыванием огибающих сигналов, принимаемых отдельными элементами антенной решетки,пространственную обработку можно считать независимой от временнóй.
Ре- Радиолокационные системы. Учеб.213ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВшение задачи при этом существенно упрощается и соответствует выполнению условияL∆f < c или ∆ftз mах < 1 ,(4.61)где L – максимальный линейный размер приёмной аппаратуры;∆f – ширина спектра сигнала;tз max – максимальная разность временных запаздываний.Для понимания сущности задачи рассмотрим обработку сигналовМ-элементной ФАР (рис.
4.104).θΔrm1mMвy1(t)y2(t)......ym(t)yM(t)Рис. 4.104. К определению набега фаз в эквидистантной антенной решеткеС антенных элементов такой системы снимается М напряжений, описываемых функциями времени: y1(t), y2(t),...yМ(t) и образующих векторстолбец:y1 ( t )y (t )y (t ) = 2(4.62).yM ( t )Напряжения в каждом канале приёма ym ( t ) при( m = 1, M )быть обусловлены либо одними помехами, либо наложением сигналовпомех:ym(t) = Ахm(t) + nm(t),могути(4.63)где А – множитель, учитывающий наличие или отсутствие сигнала и принимающий значение 1 или 0 соответственно.Учитывая уравнение (4.63), выражение (4.61) можно записать в следующем виде: Радиолокационные системы.
Учеб.214ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ=y ( t ) Ax ( t ) + n ( t ) ,(4.64)где x ( t ) и n ( t ) – векторные реализации сигнала и помехи соответственно:x (t )=x1 ( t )n1 ( t )x2 ( t )n (t )=;n2 ( t )xM ( t )nM ( t ).Для дальнейшего анализа воспользуемся комплексным представлениемсигналов и помех, в частности,{}x ( t ) = Re x ( t ) e j 2πf0t ,где x ( t ) – комплексная амплитуда сигнала.Выделим среди принимаемых сигналов один, например, первый (m = 1) иобозначим время его запаздывания tз1.
Тогда время запаздывания сигнала mго элемента будет равно tзm. Поскольку при выполнении условия (1)X ( t − tз1 ) = X ( t − tзm ) = X ( t ) , то сигнал xm ( t ) отличается от x1 ( t ) только набегом фазы ϕm за счет его запаздывания ∆tзm = tзm – tз1, поэтому можно записать, чтоj 2πf t −txm ( t ) =Re X ( t − tзm ) e 0 ( зm ) =Re X ( t ) e− jφm e j 2πf0t ,=2πf0 ∆tзm .где φmДля эквидистантной антенной решетки φ=mрасстояние между элементами решетки.Параметры φm ,( m = 1, M )( m − 1)2πdλsin θ , где d –характеризуют фазовое распределениесигнала на приёмной апертуре, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
