Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987 (1083409), страница 16
Текст из файла (страница 16)
(6.31) Для любого другого приемника, неоптимального по этому критерию, при прочих равных условиях И'о будет больше. В радиолокации широко используется критерий Неймана— Пирсона. В соответствии с этим критерием оптимальный приемник (при той же смеси сигнала н помехи) максимизирует вероятность яу „при заданном (фиксированном) значении вероятности ЯУ,. Структурная схема приемника определяется видом полезного сигнала. Так, при использовании в качестве зондирующих сигналов некогерентных радиоимпульсов отраженные от цели сигналы имеют случайные значения начальной фазы и амплитуды.
Теория оптимального обнаружения таких сигналов показывает, что составными элементами оптимального приемника являются: линейный фильтр (согласованный с каждым отдельным импульсом и обеспечивающий максимальное отношение пикового значения огибающей к среднеквадратичному значению шума), амплитудный детектор (выделяющий огибающую сигнала и шума) и накопитель 78 (осуществляющий накопление энергии пачки импульсов), на выходе которого включается пороговое устройство. Накопитель и пороговое устройство могут устанавливаться в индикаторе РЛС. Передаточная характеристика линейного фильтра должна быть комплексно-сопряженной со спектром радионмпульсов. Однако технически реализовать такой фильтр сложно.
Поэтому применяют фильтр с колокольной амплитудно-частотной характеристикой, у которого полоса пропускания равна ширине спектра сигнала. Такой фильтр называется квазиоптимальным. Он может быть выполнен на частоте принимаемого сигнала )о. Однако прак-. тически удобнее основное усиление и фильтрацию осуществлять с помощью УПЧ на промежуточной частоте )„р. Рнс. 6ЛЗ. Структурная схема приемно-индикаторного тракта нехогерентной им- пульсной РЛС Квазноптимальная структурная схема приемно-индикаторного тракта некогерентной импульсной РЛС изображена на рис. 6.13.
Сигналы, принятые антенной, после усиления по радиочастоте преобразуются на частоту )пр и подводятся к УПЧ. После УПЧ включен амплитудный детектор. Видеоусилитель (ВУ) играет вспомогательную роль, усиливая видеосигнал по напряжению или мощности. Включенная на выходе ВУ электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) выполняет функции накопителя импульсных сигналов, порогового и индикаторного устройств.
Если в качестве зондирующих радиоимпульсов используются когерентные импульсы, то структурная схема обработки отраженных сигналов может быть и когерентной. Принципиально необходимыми элементами обработки таких сигналов являются: линейный фильтр, согласованный с отдельным импульсом, и фазовый детектор (ФД). К последнему с выхода фильтра подводятся отраженные сигналы и опорное напряжение от специального когерентного гетеродина. Кроме того, в состав схемы обработки входят накопительное и пороговое устройства, роль которых может выполнять ЭЛТ. Упрощенная структурная схема приемно-индикаторного тракта когерентной импульсной РЛС представлена на рис.
6.14. При радиальном перемещении цели относительно РЛС на выходе ФД образуются видеоимпульсы, огибающая которых при определенных условиях изменяется с частотой Доплера. Это пох 79 60 Тоьо— по (6.32) гоогуо ь Тоьо= ' > 360 (6.33) 6 Зак 5034 81 зволяет осуществить селекцию подвижных целей от неподвижных и определить радиальную скорость перемещения цели относительно РЛС (амплитуда сигналов, отраженных от неподвижных относительно РЛС целей, практически постоянна во времени). При использовании в качестве зондирующих сигналов ЧМ- или ФМ-радиоимпульсов прн обработке в приемнике РЛС отражен- Рис. 6Л4.
Структурная схема приемно-индикаторного тракта когерентной им- пульсной РЛС ных сигналов необходимо применять оптимальные фильтры, осу- ществляющие сжатие сигналов во времени (по длительности им- пульса). 6.8. Принцип функционирования импульсной некогерентной РЛС обнаружения Как следует из названия, данные РЛС служат для обнаружения объектов — воздушных или наземных, С их помощью определяют координаты объектов: дальность — азимут (двухкоординатные РЛС) или дальность — азимут — высоту (трехкоординатные РЛС).
Обнаружение осуществляется путем обзора (просмотра) воздушного пространства (земной поверхности). Для обзора применяются антенны с определенной формой диаграммы направленности. Так, в двухкоординатных РЛС используются антенны, имеющие узкие (шириной в несколько градусов или долей градуса) диаграммы направленности.
в горизонтальной (азимутальной) плоскости н достаточно широкие (десятки градусов) в вертикальной плоскости (рис. 6.15). При вращении такой антенны обеспечивается не только требуемый обзор пространства в вертикальной и горизонтальной плоскостях, но и определение (по методу максимума) азимута лоцируемых объектов относительно некоторого выбранного направления, например направления на север.
Использование импульсного режима излучения дает возь можность .определять дальности до целей (импульсным методом). Обзор пространства позволяет получать информацию обо всех целях, находящихся в зоне обзора. Данные о каждой из целей поступают дискретно через интервал времени, равный периоду обзора Тоь' Для РЛС, работающей в режиме кругового обзора, Рис. 6Л5. Диаграмма направленности антенны РЛС обнаружения целей в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях Тоь равно времени одного полного оборота антенны (перноду вращения). Время обзора (в секундах) где и — скорость вращения антенны (об/мин).
При постоянной скорости вращения за каждый период обзора г'-я цель облучается в течение времени где <ров — ширина диаграммы направленности антенны РЛС в горизонтальной плоскости по уровню половинной мощности. За время облучения на вход приемника РЛС от цели поступает несколько отраженных импульсов (пачка импульсов): уо ьуы уоьо то,ь оьо (6.34) При приеме и обработке пачки отраженных 'импульсов повышается качество обнаружения, так как при этом увеличивается отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума. Структурная схема РЛС, поясняющая принцип ее функционирования, изображена на рис. 6.16. 82 Рнс.
6.16. Структурная схема импульсной некогерентиой РЛС обнаруасе- ввя целей Основными устройствами станции являются антенна, передатчик н приемник. В РЛС применяется одна антенна для излучения зондирующих сигналов и приема сигналов, отраженных от лоцируемых объектов. Принцип действия РЛС поясняется графиками, изображенными на рис. 6.17. Важным составным элементом импульсных РЛС является генератор синхронизирующих импульсов (синхронизатор).
Он генерирует периодическую последовательность импульсов с периодом Т, необходимых для взаимно связанной работы во времени (синхронизацин) передатчика, приемника и индикаторного устройства (рис. 6.17,а). Синхронизирующне импульсы используют- ся для запуска импульсного модулятора передатчика, схемы АРУ приемника и генератора развертки дальности. Передатчик состоит из модулятора и генератора колебаний несущей частоты (ГКНЧ). Модулятор вырабатывает модулирующие видеоимпульсы длительностью т„с периодом Т„ [рис.
6.17, б), воздействующие иа ГКНЧ. Последний генерирует радиоимпульсы, параметры которых (длительность, период следования, форма огибающей) близки к параметрам импульсов модулятора. Радиоимпульсы передатчика (рис. 6.17,в) через ан- Рнс. 6.17. Графики (а — е), поясняющие принцип действия импульс- ной некогерентной РЛС обнаружения целей тенный переключатель (переключатель ПРИЕМ вЂ” ПЕРЕДАЧА) поступают в антенну и излучаются ею в окружающее пространство в виде зондирующих сигналов. На время излучения, равное примерно тн, приемник отключается от антенны.
Таким образом, прием отраженных сигналов возможен только в паузах между зондирующими сигналами. Сигналы, отраженные от объектов, улавливаются антенной РЛС и через тот же антенный переключатель поступают на вход приемника (рис. 6,17,г). При круговом обзоре по мере вращения антенны РЛС огибающая (амплитуда) зондирующих импульсов, облучающих объект, изменяется в соответствии с формой диаграммы направленности антенны. Аналогично изменяется и амцлитуда отраженных сигналов (рис.
6.17, д). ба 83 67 лизовать функцию сравнения накопленного сигнала с порогом. Фиксация отметки будет осуществляться в момент, когда яркость отметки превысит некоторый минимальный уровень. Следует отметить, что при вращающейся антенне с узкой Диаграммой направленности в азимутальной плоскости на экране ИКО формируется отметка цели в виде «дужки» (рис. 6.19, 6). Длина «дужкии пропорциональна ширине ДНА, а ее толщина зависит от длительности импульса и диаметра электронного пятна.
Наибольшая яркость свечения отметки цели наблюдается в центре '«дужкиь. В этот момент времени максимум ДНА направлен иа цель. Отсчет угловой координаты производится путем измерения угла, образованного лучом, проходящим через центр «дужки», и вертикальной линией, совпадающей с направлением на север. Рис. 6.20. К пояснению принципа накопления пачки импульсов (о, о) В ИКО применяются трубки с длительным послесвечением, поэтому изображение отметки цели не исчезает полностью до следующего облучения'цели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
