Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 30
Текст из файла (страница 30)
7.8. Векторные диаграммы сигналов на выходе элемента сравненияи характер выходных сигналов этого элемента до и после устранения постояннойсоставляющей при неподвижной (а) и движущейся (6) целяхРис. 7.9. Характер сигналов и спектров на выходе элемента сравнения сигналовпри неподвижной (а) и движущейся (б) целях, а также при их смеси (в)196нения с ним отраженных сигналов. Это необходимо для выявления присравнении сигналов эффекта движения целей.
Различают когерентноимпульсные радиолокаторы ОДЦ с внешней и внутренней когерентностью.В радиолокаторах с внешней когерентностью в качестве опорныхиспользуются сигналы, отраженные от неподвижных предметов, расположенных в одном элементе разрешения с движущимися целями (системы с совмещенной помехой).В радиолокаторах с внутренней когерентностью источникомопорного сигнала является когерентный гетеродин. В зависимости отнаправления фазовой синхронизации и от построения передатчика различают истинно и псевдо когерентные радиолокаторы.В истинно, когерентные радиолокаторах (рис. 7.10, а) когерентный гетеродин КГ представляет собой генератор непрерывных стабильных колебаний (например, кварцевый), а передатчик строится по многокаскадной схеме «умножитель частоты УЧ (Кум = п) - усилитель мощности УМ»>Рис.
7.10. Схемы истинно когерентного (а)и псевдокогерентного (б) радиолокаторовЗондирующие радиоимпульсы формируются импульсами модулятора (М), подаваемыми на усилитель мощности (УМ) передатчика. Вкачестве гетеродина супергетеродинного приемника используется умножитель частоты (АТум = п - 1) когерентного гетеродина. Отличие наединицу коэффициентов умножения частоты в каналах формированиязондирующего сигнала и сигнала гетеродина обеспечивает преобразование частоты принятого сигнала на промежуточную частоту, равнуючастоте КГ. Сигналы с выходов КГ и УПЧ сравниваются в фазовом детекторе.В псевдокогерентных (рис. 7.10, б) радиолокаторах когерентныйгетеродин фазируется сигналами однокаскадного передатчика ГРЧ, например магнетронного типа. Причем начальная фаза радиоимпульсовхаотично изменяется от периода к периоду повторения, поэтому в каждом периоде необходима фазовая синхронизация колебаний КГ сигналами ГРЧ (см.
рис. 7.7, б).Фазирование осуществляется радиоимпульсами ГРЧ, на промежуточной частоте после преобразования их в смесителе передатчика. Длясохранения фазовых соотношений используется гетеродин, общий дляпередатчика и приемника. Как и в истинно когерентном радиолокаторесигналы сравниваются в фазовом детекторе.7.5. Построение устройств подавленияпассивных помех в ОДЦКак указывалось, полезный сигнал выделяется на фоне пассивныхпомех путем либо подавления сигналов, неизменных по амплитуде отпериода к периоду повторения, либо путем режекции в спектре составляющих, кратных частоте повторения (рис. 7.9). Для этого используются режекторные гребенчатые фильтры (РГФ), которые реализуются ввиде алгоритмов или устройств череспериодного вычитания (ЧПВ), череспериодной компенсации (ЧПК), а также алгоритмов фильтровыхсистем или наборов (гребенок) фильтров.
Эти устройства или алгоритмы могут быть реализованы аппаратно либо программно.Простейший РГФ реализующий алгоритмоднократного ЧПВ (ЧПК)Покажем, что такое устройство подавления пассивных помех (рис.7.11,а) обладает режекторной гребенчатой частотной характеристикой.В соответствии с обозначениями рис. 7.11 Au(t) = w,(0 - u2(t) . Тогда если сигналу ux(t) соответствует спектр в операторной форме S(p ) , а длясигнала u2(t) =спектр- Тп ) - спектр S(p)exp{-pT n} , то Au(t) будет иметьS (p ) -S(/?)exp{-/?7^} = S(/?)[l-exp{-/?7j,}]. Следовательно, воператорной форме коэффициент передачи к(р) =\-е х р { -р Т п} .
Переходя от р к ]о) , получаем коэффициент передачи устройства ЧПВ:198Рис. 7.11. Схема {а) и АЧХ (б) устройства однократного ЧПВк (j (о) = 1- exp {- j соТп} = 2 sin ( ^ - 1 exp {jO, 5 ( л - 0)Tn)}V 2Амплитудно-частотная характеристика устройства однократногоЧПВ имеет вид(7.5)а фазочастотная характеристика<p{a>) = arg[£(j<y)] = 0,5(/г - а>Т„).(7.6)Из рис.
7.11, б следует, что устройства однократного ЧПВ (АЧХ,изображенная сплошной линией) не является оптимальным устройствомобеления пассивной помехи, у которого АЧХ1[G m ( i с о ) ) Г’где Gnn(j*y) - спектральная плотность мощности этой помехи.В полосах задержания или режекции (I) имеется проигрыш в подавлении помехи по отношению к обеляющему ГФ и пассивная помеха,представляющая собой пачку отраженных от неподвижной цели импульсов, не обеляется.
На участках II (в полосах прозрачности) устрой199ство ЧПВ также проигрывает по сравнению с оптимальным ГФ, так каконо подавляет сигналы полезных целей. Целесообразно использоватьустройство с более равномерной АЧХ в полосе прозрачности.Кроме того, из-за периодического повторения на частотной осиполос режекции АЧХ возникает явление слепых скоростей, когда сигналы, отраженные от движущихся целей, подавляются РГФ так же, каки сигналы от неподвижных объектов, и поэтому не могут быть обнаружены.
Причина подобного явления в том, что при доплеровских сдвигахчастоты отраженного от цели сигнала, равных или кратных частоте повторения импульсов, составляющие спектра этого сигнала попадают вполосу режекции АЧХ. ;В самом деле, нули частотной характеристикиРГФ соответствуют условиюsin- к л , гдеj = 0 илиСледовательно, еок =2 К*= 2/г[ •I Л1 ,2 ,3 ..., откуда слепая скорость равнак(Л/ 2)(7.7)Т„и соответствует перемещению цели за время 7П на целое число полуволн.Так как слепая скорость - это радиальная скорость, то она зависитот угла между направлениями движения РЛС и цели.
Следовательно,возникает явление слепых направлений (ракурсов). Алгоритм расчетаслепыхнаправленийзадаетсясоотношением- arccosjк^Л2Vк = 0, 1, 2,...Для улучшения подавления пассивных помех используются РГФ салгоритмом многократного вычитания (рис. 7.12), которое формируетлучшую АЧХ в полосе режекции. В общем случае на выходе РГФ с алгоритмом w-кратного вычитания образуется остаток вычитанияAu(t) = Au(t-m Tn) = ' ^ j n\ - \ f u[t-(m -k)T „ ],где(7-8)= С* - биномиальный коэффициент; п, к и т - целые числа, а/2-кратное устройство череспериодного вычитания имеет АЧХк{со) = 2п sin200соТп(7.9)Рис.
7.12. Схемы РГФ с алгоритмами многократного последовательного (а)и параллельного (б) вычитания ЧПВ, а также их АЧХ (в)Однако по мере увеличения кратности вычитания АЧХ РГФ в полосе прозрачности становится все более неравномерной. Для устранения этого недостатка обычно используют устройства многократноговычитания с дополнительными обратными связями или рекурсивныеРГФ (рис. 7.13). Выражения для АЧХ, приведенных на рис. 7.13 устройств, имеют вид:.)*(.>., isi"w2)i\/1 - 2/? cos(<y7j,) + /?2б) « » ) - - , ------------------------------------------------------------------------- ,Ф +02 +(Д + Pi)1~ 2(1 + /?2ХА + Рг)cos(ft>7j,) + 2/?2cos(2&>7’n)где а) и б) относятся к соответствующим схемам рис.
7.13.В результате после подавления сигналов неподвижных целей (пассивных помех) на выходе РЛС остаются только сигналы движущихсяцелей.На рис. 7.14. приведены фотографии изображений экранов индикатора кругового обзора РЛС УВД до (<а) и после (б) подавления сигналовпассивных помех.Устройства борьбы со слепой скоростьюДля уменьшения влияния слепой скорости на ОДЦ в соответствиис (7.7) изменяют во времени (вобулируют) длину волны (несущую частоту) или частоту (период) повторения.Поскольку при вобуляции несущей частоты требуется одновременно перестраивать ГРЧ (передатчик), входные цепи приемника и гетеродин, то предпочтение отдают вобуляции частоты повторения.201а)б)Рис.
7.13. Схемы рекурсивных РГФ с однократным {а)и двукратным (б) ЧПВа)б)Рис. 7.14. Вид экрана индикатора кругового обзора РЛС УВД с выключенной (а)и включенной (б) системой ЧПВВ простейшем случае при вобуляции применяют два фиксированных значения периода повторения (рис. 7.15).В нечетных периодах повторения импульс синхронизатора запускает передатчик без задержки, а сигнал с фазового детектора приемноготракта задерживается перед подачей на устройство ЧПВ на А Т . В четных периодах повторения задержка АТ вводится в сигнал запуска передатчика. Поэтому зондирующие импульсы излучаются с двумя периодами повторения Гп1 и Тп2, а поступающие на устройство ЧПВ сигналы приводятся к одному периоду повторения Тп, что позволяет использовать обычное устройство ЧПВ, настроенное на Тл.
При вобуляции периода повторения амплитуды сигналов от неподвижных целей неизменяются, и эти сигналы подавляются при вычитании. При движениицели амплитуды отраженных сигналов изменяются в соогветствии с доплеровской частотой. Если скорость цели равна слепой скорости при202Гп1, то амплитуда выходного сигнала будет отличаться от нуля при Ти2и наоборот. Качество ОДЦ при вобуляции периода повторения удобнооценивать с помощью скоростной характеристики, под которой понимают зависимость амплитуды сигнала движущейся цели на выходе устройства подавления пассивных помех от доплеровского смещения частоты или от радиальной скорости цели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
