Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Значение v 1 в децибелах можно определить по рис.4.9 и 4.10. Так, для М = 10 v 1 [дБ ] = 1,5 дБ. Коэффициент различимости для одного импульса пачки также увеличится на v 1 [дБ].1134.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСмм'.,'''"\'\\\\."~'"\\.""""'\\г,\'''~"" "'\" '.~.1010'\""'".,"'" .,1-12 - 8 -4О481-..'""""121-12 - 8 -4О4Э~/Nо, дБ4.9.' ",12Эи/Nо, дБ6аРис.8Кривые, связывающие значеЮIЯ пороговой энергии одного импульса прямоугольной пачки с числом импульсов М:а - для линейного ( - - ) и квадратичного ( - - - - ) суммирования (D = 0,5;F = 10-10); б - для некогерентного (--)и когерентного (- - - ) суммирования(D = 0,9; F= 10-7)14/v12~/10,,,,/''=1:=·о.8(!)ьt:::~v642оРис./----......
....,,,.. //'Vм1 24 6 104.10.Потери энергии при некогерентноминтегрировании(D = 0,9; F100посравнению1000скогерентным7= 10- )Коэффициент различимости для одного импульса пачки можноопределить по кривым рис.4.9для некогерентного суммирования(сплошная кривая) . При числе импульсов в пачке М114= 10коэффи-4. 7. Примеры учета факторов,циент различимостиvвлияющих на дальность действия РЛС. ..составляет5дБ против3,5дБ для когерентной пачки, т. е. потери составляют те же v 1 [дБ]= 1, 5 дБ.Рассмотрим поправки, обусловлею-tые изменением условий обнаружения от принятых за начальные (D = 0,9, F = 10- 1 ).В случае, когда задаются D и F, отличные от принятых при построении кривых, изображенных на рис.4.9 и 4.10, можно ввестипоправку по кривым обнаружения. Так, для D = 0,9 и F = 10-s коэффициент различимости возрастает на 0,8 дБ.
Если пачка импульсов дружно флюктуирует, необходимо учесть дополнительноевозрастание пороговой энергии (прикривым,D = 0,9 и F = 10-s) согласнопредставленным на рис. 4.8, примерно на 8,2 дБ. Если коэффициент различимости для импульса нефлюктуирующей пачки(D = 0,9 и F = 10- 1 ) принять за начальный и обозначить v 0, поправки, обусловленные переходом к новымDиFили к флюктуирующей пачке, целесообразно рассматривать как дополнительныепотериv2[дБ] или vз [дБ].
Следует иметь в виду, что при определении начального значениярентную обработку(без потерьv 1)v1[дБ] по рис.v04.9,б потери на некогеучитываются автоматически. Потериv2и Узучитываются сразу же, если начальное значениекоэффициента различимостиv0определять по рис.4.8с учетомзаданных значений D и F и флюктуаций отраженного сигнала.Потери за счет неоптимальности полосы пропускания усилителя промежуточной частоты (УПЧ)(v4).Пусть полоса пропускания по высокой (промежуточной) частоте выбрана шире оптимальной вkг 1 раз (что используется при нестабильной работепередатчиков, гетеродинов и для лучшего воспроизведения формыимпульсов).
Увеличение мощности шума на выходе приемникаприводит к соответствующему проигрышу в пороговом сигнале.Последний, однако, может быть частично скомпенсирован. Действительно, при более широкой полосе пропускания переходныепроцессы протекают быстрее, выбросы шума сужаются. Тогда завремя длительности импульса вместо одного укладываетсяk независимых выбросов шума. Иначе, импульс сигнала и шума длительностью 'tи разбивается наротких импульсов,kдля каждогоподобных независимых более коизкоторых полоса оптимальна.Некогерентное интегрирование этих импульсов после детектора донекоторой степени скомпенсирует проигрыш в пороговом сигнале.1154.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСПоследнее достигается путем сужения полосы пропускания по видеочастоте до величины порядка1/ 'tи.
Нескомпенсированный проигрыш в пороговом сигнале для одиночного радиоимпульса определяется потерями некогерентного суммированияk импульсов ( см.рис. 4.10). Например, если k = 3, то потери составят v 1 [дБ]== о, 8дБ или V1= 1, 2.При обнаружении пачки из М некогерентных импульсов и неоптимальной полосе УПЧ после детектора фактически накапливается не М, а М' = kM ~ М импульсов. Например, если М= 20,k = 3, то М' = 60.
Разность потерь для М' = 60 и М = 20 импульсов составит v 4 = 4 - 2, 25 = 1, 75 дБ, что соответствует увеаличению энергии порогового сигнала наПотери,1,7 5 дБилиv 4 = 1, 5.обусловленные плохой разрешающейстью индикатора(v5)способнои сужением полосы видеотракта(v6 ).Засчет конечной ширины пятна изображение импульса на экранерастягивается. Коэффициент растяженияразверткиv,пятна трубкиkp при заданных скоростимм/мкс, длительности импульса 'tи , мкс, и диаметреd,мм, определяется соотношением(4.44)При этом в каждом цикле развертки налагаются яркостиkp соседних независимых выбросов шума (или сигнала и шума).
Это значит, что за М циклов развертки будет налагаться М' = kрМ такихвыбросов, т.е.дополнительные потери интегрирования будутопределяться разностью потерь для М' =Например , если 'tи'kp = 6,=2мкс,v = О, 1kpMмм/мкс,dи М импульсов.=1мм, М= 20,тоа v 5 [дБ]= 2, 8 дБ.Аналогичные потери имеют место при сужении полосы пропусканияПв видеотракта приемного устройства.
Соответствующий коэффициент растяжения выбросов помехи (или сигнала ипомехи) в видеотрактеk =По + Пвр116пв'(4.45)4. 7. Примеры учета факторов,влияющих на дальность действия РЛС. ..где П 0 =(1,2 .. .1, 4)/'tи -квазиоптимальная по В.И. Сифоровуполоса. Например, еслиПв /По = 1/ 5= 2, 8(т. е. k=6), тоv 6 [дБ]=дБ, так же, как и в предыдущем случае.Потери за счет неоптимальной формы частотных характеристик приемника(v7).Вслучае использования полосовыхфильтров с оптимальной полосой (по В .
И. Сифорову) пороговоезначение энергии принимаемого сигнала увеличивается вили на1,2разаv7 [дБ]= 0,8 дБ по сравнению со случаем чисто оптимальной фильтрации.Потери, зависящие от оператора, или потери на цифровуюобработку(v8).Способность оператора наблюдать за экраном индикатора и распознавать отраженные импульсы ограничена. Так,индикатор кругового обзора, насчитывающий180элементов разрешения по азимуту и20 элементов по дальности, при темпе обзора10 ...
20 с выдает в 1 с 180 ... 360 двоичных единиц информации. Информационная же способность оператора не превышает 20 двоичных единиц информации в 1 с. Такое несоответствие приводит кпотерям в энергии порогового сигнала. Как следует из экспериментальных данных, этипотери зависят отвероятности правильногообнаружения в каждом цикле обзора.
Для значенийпотери могут изменяться отПоправка,D = 0,9 ... 0,5,2,0 до 7,5 дБ.обусловленнаянеточнымпроксимации) диаграммы направленностиучетом(v9).формы(апДо этого момента предполагалось, что форма импульсов пачки прямоугольная, а ихамплитуда соответствует максимальному коэффициенту усиленияантенны.
Реально же пачка при заданном максимальном коэффициенте усиления модулируется непрямоугольной диаграммой направленности. При одинаковой ширине результирующей диаграммынаправленности (на передачу и прием) по половинной мощностисуммарная энергия непрямоугольной пачки меньше энергии прямоугольной. Для гауссовой характеристики направленности энергетические потери составляют примерно v 9 [дБ]::::: 2 дБ.Потери в линии передачи(v10).Сюда относят потери в фидерных линиях от выхода передатчика до входа передающей антенны, а также от выхода приемной антенны до входа приемника(включаяпотери в разряднике в случае одноантенного построениярадиолокатора).Если этипотери невеликиисуммируются состальными, отдельно их не учитывают (как ослабление мощности1174.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСпередатчика в фидерном тракте и соответствующее изменение коэффициента шума приемника).Помимо рассмотренных основных существуют другие видыпотерь, например, за счет ухудшения параметров радиолокатора входе эксплуатации, возможного ограничения сигнала в тракте приема (последние невелики) и т.
п. В каждом конкретном случае расчета дальности действия РЛС важно выяснить все источники потерь применительно к условиям работы аппаратуры. С учетом всехнезависимых потерь выражения для результирующего коэффициента различимости [дБ] принимаемого импульса и его пороговойэнергии могут быть записаны в следующем виде:Уи= Vo + L vi;i4.8. Методыповышения дальности действия РЛСИспользование многочастотного излучения для повышения дальности действия РЛС. Как известно[2, 4],диаграммывторичного излучения цели на различных несущих частотах смещены относительно друг друга. Благодаря этому вероятность одновременного пропадания сигналов на двух частотах ниже, чем наодной.
Существенное ослабление влияния флюктуаций (как и примежпериодной обработке) происходит при статистической независимости случайных амплитуд отраженных сигналов,в данномслучае на различных несущих частотах. У становим условия статистической независимости этих случайных амплитуд. Для этоговоспользуемся простейшей моделью цели в виде двух блестящихточек, расположенных в створе с радиолокатором в одном интервале разрешения по дальности на расстоянииl друг от друга.Величина каждой из случайных амплитуд зависит от сдвигафаз <р = 2тtf tц, где tц =21/ с -время, характеризующее протяженность цели вдоль линии визированияl = 5 м, то tц = 1/30 мкс.
Для частотсдвиги будут отличаться на величину[2, 12].JiиЕсли, например,h = Ji + 8f2n8f tц,фазовыеСоответственноотличными будут и амплитуды отраженных сигналов. Однако прималой разности фаз 2тt8ftц« 2nотличие амплитуд несущественно, поэтому при замирании на одной из несущих частот будет1184.8. Методы повышения дальности действия РЛСпроисходить замирание и на другой. При большей разности фаз2n8f tц~2nвероятность одновременного замирания сигналов понизится, особенно в случае, когда цель имеет большое число блестящих точек. Условие независимости флюктуации двух отраженных сигналов с разными несущими частотами можно качественнопредставить следующим неравенством:18/~-.(4.46)tцКоличественный анализ корреляции комплексных амплитудотраженных сигналов на различных несущих частотах от болеесложной цели приведен в работеотражателислучайнымдиаметромl.Из[12].Считается, что точечныеобразом распределенывыражениянормированнойпоокружностикорреляционнойфункцииРкор= Jo ( 2rt8/tц)приходим к(4.46) как к приближению условия независимости.Заменив tц = 21/ с, 8/ = с/ Лл, где Лл - длина волны, соответствующая разностной частоте 8/, условие (4.46) можно записать в видеЛл::;;(4.47)2/.На практике используют более строгое неравенство Лл< l.Полагая, что условие независимости вьmолняется, многочастотный сигнал считаем эквивалентным пачке отраженных сигналов с независимыми от импульса к импульсу случайными амплитудами.
Схема оптимальной обработки такого сигнала состоит изпараллельных частотныхканаловс квадратичнымисумматора и порогового устройствадетекторами,[2, 12]. Выигрыш, получаемыйпри использовании многочастотного сигнала вместо одночастотного, можно определить путем сравнения суммарных энергий порогового сигнала при одинаковых показателях обнаруженияЗависимости v = v(M) коэффициента различимости v=Эr / N 0F= 1o-sDи F.= qf/2 =от числа М независимо флюктуирующих сигналов дляиD= 0,5и0,9приведены на рис.4.11.Принято, что мощность между частотными каналами распределяется поровну. Кривые1194.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСv ( М) имеют минимум, глубина которого уве.личи:вается с ростомвероятности правильного обнаружения, что характеризует увеличение выигрыша в пороговом отношении сигнал/шум (а следовательно,и в дальности обнаружения) при многочастотной работе по сравнению с одночастотной.
Благодаря крутым спадам кривой v(М) выигрыш, близкий к максимальному, можно получить при сравнительнонебольшом числе рабочих частот(2-4).Суммарная энергия порогового сигнала при многочастотной работе может бьпь меньше, чемпри одночастотной. Дальнейшее увеличение числа М независимофлюктуирующих сигналов приводит к нарастанию суммарной энергии порогового сигнала. Эrо объясняется увеличением потерь некогерентного суммирования. Аналогичнь1е выводы могут быть сделанына основе кривыхМ=2(рис.D(q)илипри МD(v)= constдля М=1и4.12).v(M) = l /2q~ , дБ2002322,516022\12021\ '{2804020"-__,,,,r--........./_,..19181716r\1146q = ✓2Э!N010о12510 20ОМРис.4.11. Зависимость коэффIЩИенга различимости v = 1/ 2 q'f, ==ЭL / N 0 от числа независимофmокrуирующихF = 10- 8 :1-212оD = 0,5; 2 -сиmаловпри4 812 14 161820v, дБРис.4.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
