Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Методы защиты от пассивных помех Пассивные помехи представляют собой радиосигналы, отраженные мешающими объектами при их облучении зондирующими сигналами РЛС. Воздействие пассивных помех проявляется в подавлении и маскировке сигналов, отраженных от наблюдаемой цели. Интенсивность помех может существенно превышать не только уровень собственных шумов приемника, но и полезный сигнал цели, что затрудняет ее радиолокационное наблюдение, а иногда делает его вообще невозможным.
Методы борьбы с помехами основаны на различии характеристик сигналов, отраженных целью и мешаюгцими отражателями. Эти различия связаны с разной протяженностью и положением их в пространстве, скоростью движения и особенностями отражающих свойств. Для улучшения соотношения сигнала и помехи необходимо прежде всего улучшать пространственную избирательность РЛС путем повышения ее разрешающей способности для приближения размера разрешаемого элемента (разрешаемого объема или площади) к размеру цели, т.е. необходимо сужением ДНА и расширением спектра сигнала оптимизировать условия наблюдения малоразмерных целей на фоне помех. В обшей постановке цри проектировании РЛС решается задача выбора параметров зондирующего сигнала и фильтра обработки отраженных сигналов в приемнике, обеспечивающих наибольшую вероятность обнаружения цели при заданных вероятности ложной тревоги и отношении сигнала цели к сумме помехи и шума приемника.
Решить эту задачу в общем виде затруднительно из-за разнообразия статистических характеристик полезного сигнала и помех. Для наиболее простого случая сигнала точечной цели и помехи, создаваемой совокупностью сигналов большого числа мешающих точечных отражателей, смещенных случайно по времени задержки и частоте относительно сигнала, можно полагать, что для минимизации мощности помехи необходимо минимизиро- 205 вать частичный объем тела взаимной функции неопределенности в помеховой зоне плоскости (т, Г), Если параметры зондирующего сигнала РЛС заданы и в приемнике применен СФ, то для оптимизации обработки сигнала при наличии пассивной помехи необходимо ввести второй фильтр, подавляюгций частотные составляющие спектра помехи, которые отличаются от сигнальных на величину разности их допплеровских смещений. Такая фильтрация, называемая селекцией движущейся цели, является эффективным средством улучшения радиолокационного наблюдения и находит достаточно широкое применение в РЛС различного назначения.
Методы и устройства СДЦ будут рассмотрены далее, а здесь мы кратко остановимся на поляризационной селекции сигнала и характеристиках приемного устройства, способствующих улучшению различимости сигнала на фоне пассивных помех. Поляризационная селекция основана на различии поляризационных характеристик цели и мешающих отражателей.
Различают собственную и нулевую поляризации отражателя. При собственной поляризации отраженная волна имеет такую же поляризацию, как и облучающая, а при нулевой отраженная волна поляризована ортогонально облучаюшей. Так, для линейного вибратора собственной поляризацией является поляризация облучаюшей волны, параллельная оси вибратора, а поляризация волны, перпендикулярная оси вибратора, будет нулевой. Если поляризационные характеристики цели и мешающих отражателей заранее известны, то поляризацию облучаюгцей волны надо выбрать как можно ближе к собственной для цели и к нулевой для мешающих отражателей.
Для подавления мешающих отражений гидрометеоров (дождя, облаков) при радиолокационном наблюдении сосредоточенных объектов (например, самолетов) применяется круговая поляризация, являющаяся нулевой для шарообразных капелек, поскольку при отражении от них направление вращения вектора поляризации изменяется на обратное. В тумане, облаках и моросящем дожде форма капелек близка к шарообразной и поляризационная селекция достаточно эффективна. При увеличении интенсивности дождя капли деформируются и степень подавления отражений уменьшается. Сигналы сосредоточенной цели также частично подавляются, но в меньшей степени, чем сигналы гидрометеоров. Результирующий выигрыш в отношении сигнал/помеха при переходе от линейной поляризации к круговой в условиях дождя достигает 15...18 дБ.
Сложнее обстоит дело при приеме сигналов с произвольной (эллиптической) поляризацией. В оптимальном приемнике в этом случае необходимо измерять разность фаз между ортогонально поляризованными составляющими, что технически реализовать 206 достаточно сложно. Некогерентные системы с поляризационной селекцией, в которых определяется лишь соотношение амплитуд в каналах с ортогональной поляризацией, проще когерентных, но менее эффективны.
Исследование поляризации отраженных сигналов позволяет извлечь некоторую информацию об электрических характеристиках и форме цели. Если в РЛС предусмотрены независимые каналы передачи и приема сигналов для ортогональных видов поляризации (например, для горизонтальной и вертикальной), то возможно извлечь информацию в четырех режимах, для которых могут быть измерены амплитуда и фаза принимаемых колебаний относительно опорных. При этом определяются составляющие поляризационной матрицы (см. формулу (2.9)), характеризующей отражающие свойства цели, что и используется для поляризационной селекции.
Более того, применяя модуляцию излучаемых сигналов по поляризации можно расширить возможности радиолокационной селекции и распознавания определенных объектов. При проектировании РЛС для улучшения наблюдаемости цели на фоне пассивных помех необходимо предусмотреть также меры уменьшения влияния возможных перегрузок в приемном тракте РЛС при приеме сильных сигналов от мешающих отражателей. В этом случае пригодны те же способы, которые применяются для защиты от активных помех, а именно: ° применение переходной цепи с малой постоянной времени, что способствует удалению с экрана индикатора сплошных засветок, вызванных отражениями от протяженных отражателей (например, от земной поверхности вблизи РЛС), и устраняет перегрузки оконечных каскадов приемника; ° использование логарифмической амплитудной характеристики приемника, стабилизирующей действующее значение флуктуаций мешающих отражений, что улучшает наблюдение цели на фоне дождевых облаков; ° применение быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ) в приемнике, устраняющей перегрузки приемника и сплошные засветки на экране, соответствующие протяженным мешающим отражателям; ° использование временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ), увеличивающей усиление с нарастанием дальности от минимального значения сразу после излучения зондирующего сигнала до максимального на дальностях, близких к максимальной.
Это способствует ослаблению мешающих отражений от земной поверхности и местных предметов вблизи РЛС. Надлежащим выбором параметров зондирующего сигнала и характеристик антенной системы и приемника можно ослабить влияние пассивных помех, однако для эффективной защиты от них во многих случаях необходимо применять дополнительно ме- 207 годы селекции полезного сигнала и, в частности, весьма эффективные допплеровские методы СДЦ.
Следует заметить, что допплеровское смещение частоты принимаемых сигналов используется в современной радиолокации не только для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех. Так, в РЛС с непрерывным излучением допплеровский сдвиг частоты принимаемых сигналов используется для обнаружения объектов и измерения их скорости, в РЛС с синтезированием апертуры — для получения радиолокационных изображений высокой четкости, в метеорологических РЛС вЂ” для определения скорости ветра. б.2.
Селекция движущихся целей на основе аффекта Допплера Допплеровские методы СДЦ основаны на различии допплеровских смещений частоты выделяемого полезного сигнала цели и пассивных помех, обусловленном различием радиальных скоростей цели и мешающих отражателей. Для простоты можно считать мешающие отражатели неподвижными, тогда радиальная скорость цели о, будет непосредственно определять допплеровское смешение частоты относительно по- мехи 2и„~„2и„ с Х„ (6.1) 208 где г",, и Մ— соответственно частота и длина волны излучаемых РЛС колебаний. Для выделения допплеровского смещения Г„частота приничаемого сигнала сравнивается с частотой излучаемого.
Наиболее просто это сделать в РЛС непрерывного излучения, в которых излучаемый сигнал существует и во время приема отраженных. Однако наибольшее практическое применение находят периодические импульсные зондирующие сигналы, которые могуг обеспечить высокую разрешающую способность и точность при измерении дальности. Эффективная СДЦ может осуществляться в импульсных системах как при отсутствии внутриимпульсной модуляции несущей, так и при использовании частотной или фазовой модуляций. Как будет показано далее, применение периодических сигналов в системах СДЦ приводит к появлению слепых скоростей, т.е. таких радиальных скоростей цели, при которых полезный сигнал цели подавляется системой, как и отражения от неподвижных объектов, и цель не может быть обнаружена. Для устранения слепых скоростей разработаны различные способы рабо- ты и, в частности, вобуляция (изменение) частоты повторения излучаемых импульсов или работа на двух несущих частотах.
В импульсных РЛС высокочастотные колебания излучаются в течение длительности зондирующего импульса т„. Всю остальную часть периода повторения (҄— т„) они отсутствуют, и опорные колебания (когерентные с излучаемыми), необходимые лля выявления допплеровского приращения частоты принимаемых импульсов, создаются в системах СДЦ когерентным гетеродином. Такие системы называются когерентно-импульсными системами СДЦ с внутренней когерентностью. В системах СДЦ с внешней когервнтностью в качестве опорных используют высокочастотные колебания сигналов, отраженных от неподвижных отражателей, расположенных в пределах элемента разрешения (разрешаемого объема), в котором находится и движущаяся цель.
Системы СДЦ с внутренней и внешней когерентностью имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения. Построение и эФфективность систем СДЦ обоих типов рассмотрены далее. Спектр импульсного сигнала, отраженного неподвижным точечным обьектом, совпадает со спектром зондирующего импульса. Спектр импульсного сигнала, отраженного от движущегося объекта (рис. 6.!), сжимается при удалении объекта или растягивается при его приближении к РЛС, так как все частоты спектра Рис. 6.1. Параметры сигнала РЛС (а) и его спектр (б) при отражении от движущейся цели 209 импульса изменяются в (! + 2о„/с) раз. Это означает, что импульсы, отраженные от движущейся цели, имеют несущую частоту 4~,, = ("„(! + 2о„/с), частоту повторения Е„= г„(! + 2о„/с) и длительность т„„= т„/(! + 2о,/с).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
