Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Одновременно происходит изменение амплитуды и фазы сигналов в цепи элементов ФАР для обеспечения пространственной фильтрации, способствующей подавлению мешающих отражений. 237 Рис. 6.!4. Структурная схема адаптивного пространственно-временного фильтра Это сильно упрощенная схема работы пространственно-временнбго фильтра, конфигурация которого на практике зависит от условий работы РЛС, типа обнаруживаемых целей, возможных траекторий их движения, помеховой обстановки в пространстве обзора РЛС и ее изменений в процессе обзора.
6.6. Импульсно-допплеровские РЛС В сложных условиях работы самолетных РЛС, возникающих при необходимости обнаружения и определения параметров движения целей на фоне разнообразных интенсивных мешающих отражений с широким диапазоном допплеровских смещений частоты, оказывается целесообразным использование импульснодопплеровских РЛС с высокими и средними частотами повторения импульсов. В отличие от рассмотренных когерентно-импульсных РЛС с системой СДЦ, частота повторения импульсов которых г"„выбирается сравнительно низкой (г„= 300... 3000 Гц) из условия однозначного измерения дальности 0 в заданных пределах: Гв = — < 1 с Тв 20 .„' частота повторения импульсно-допплеровских станций с высокой Г„выбирается из условия однозначного измерения скорости: 238 ' Г„> Г,,„= 2и„„/Х„, и отсутствия зон «слепых» скоростей в заданных пределах.
Импульсно-допплеровские РЛС со средними частотами повторения занимают промежуточное положение и, естественно, имеют преимущества и недостатки по сравнению с РЛС с низкими и высокими частотами повторения. Далее кратко рассматриваются особенности построения и эксплуатации РЛС с высокой и средней частотами повторения Е„. РЛС с высокой частотой повторения. Применение высокой Е'„ оказывается наиболее целесообразным в самолетных РЛС при обнаружении целей при наличии мешающих отражений от подстилающей поверхности (поверхности суши или моря, над которыми пролетает самолет или другой носитель РЛС).
На рис. 6.15 представлена ДНА самолетной обзорной РЛС в момент, когда главный лепесток сканирующей ДНА отклонен вниз и по направлению полета носителя. Также показан веер боковых лепестков, занимающих широкий угловой сектор, что сильно усложняет помеховую обстановку за счет приема мешающих сигналов по боковым лепесткам. Рассмотрим спектр излучаемых и принимаемых РЛС сигналов при несущей частоте импульсов/, длительности импульсов т„и частоте их повторения Г„. При сканировании ДНА получается пачка импульсов, огибающая которой определяется формой ДНА, а число импульсов в пачке Ф„,в и ее длительность Т„,„шириной основного лепестка ДНА ал и угловой скоростью сканирования й,: Т„,в = ах/й, = М„вв Тв. Длительность пачки определяет ширину линии спектра пачки излучаемых импульсов, основная часть которого (до первых нулей) представлена на рис.
6.16. Вид спектра отраженных сигналов гораздо сложнее, так как зависит от параметров отражателей, их радиальных скоростей относительно движущейся антенны и положения относительно оси главного лепестка и боковых лепестков сканирующей ДНА. На рис. 6.17 представлена упрощенная картина спектра сигналов на входе приемника РЛС, перемегдающейся параллельно подстилающей поверхности со скоростью и„с учетом допплеровских сме- олстилвюшвв поверхность Рис, 6.15. ДНА самолетной РЛС обзора подстилающей поверхности 239 Уи-~п /и Уи+/и /и«!/Ь Рис.
6.16. Спектр пачки импульсов, излучаемых РЛС щений частоты линии спектра Г„. При этом несмешенными остаются только линии спектра сигналов, отраженных от поверхности непосредственно под самолетом (при условии горизонтального полета радиальная составляющая скорости и« = 0 и Е„= 2вп/Х„= 0). Поскольку боковые лепестки ДНА занимают широкий угловой сектор, то линии спектра расположены в интервале частот в пределах допплеровских смешений частоты сигналов, пришедших по боковым лепесткам +Г„=+2и,/Х„, определяемых собственной скоростью РЛС относительно подстилающей поверхности (путевой скоростью носителя).
При этом амплитуда частотных составляющих изменяется, как и их положение на оси частот. Для простоты спектр мешающих отражений показан на рис. 6. ! 7 в виде сплошного распределения с одинаковой плотностью. Такая картина недалека от реальной, так как в РЛС коэффициент заполнения К„= ти/Т„иногда достигает 0,5 и каждая точка подстилающей поверхности облучается большим числом импульсов, что и создает сплошной фон мешающих отражений. Это обстоятельство существенно повышает требования к коэффициенту улучшения отношения сигнала к помехе К, „ при обработке сигналов и допустимому уровню боковых лепестков ДНА. Тогда возникает вопрос: «В чем же заключаются преимушества импульсно-допплеровских РЛС с высокой г"„?и Эти преимушества Уи ~п Уи 2«с/~и /и Уи+~пс/~и Уи+Рмп /и+~п Рис. 6. !7.
Спектр сигналов на входе приемника РЛС, перемещающейся параллельно подстилающей поверхности 240 заключаются в большом частотном интервале допплеровских приращений, свободном от мешающих отражений, и отсутствии зон «слепых» скоростей в отличие от РЛС с низкой частотой повторения. Важным преимушеством РЛС с высокой Р„является однозначность при определении скорости целей. Основными недостатками таких РЛС являются необходимость создания антенн с очень низким уровнем боковых лепестков, а также определенные трудности при решении задачи разрешения многозначности при измерении дальности.
При выборе частоты повторения Е„таких станций основным является выполнение условия однозначного измерения скорости целей в заданном диапазоне: ~и — Ги ~э» = 2ас пах/~и. Для РЛС истребителей-перехватчиков наиболее приемлем трех- сантиметровый диапазон волн, позволяющий получить необходимые точность и разрешающую способность по угловым координатам при допустимых размерах антенны. При Х„= 3 см условие однозначности измерения скорости выполняется при Р„= !00...300 кГц.
Для самолетных РЛС обзора земной поверхности выбор Е;, определяется скоростью носителя и, и скоростью движущихся целей адц относительно подстилающей поверхности. Однозначные из- мерсния скорости гарантируются при Р„> + — '. Это усло46дц 2а, Х„Х„ вие также выполняется при выборе Е„в указанных ранее пределах. Для фильтрации допплеровских приращений сигналов используется набор допплеровских фильтров, перекрывающих частотный интервал возможных допплеровских смещений.
Выбор частот повторений Е, усложняется необходимостью разрешения неоднозначности, возникаюшей при высоких Е„при измерении дальности целей. Для этого надо иметь, по краиней мере, две частоты повторения. Однако более надежное устранение неоднозначности гарантируется при трех частотах повторения, если их величины находятся в целочисленных соотношениях при отсутствии обшего делителя этих величин.
Для РЛС с высокой Е„актуальна также проблема потерь, вызванных запиранием приемника на время излучения импульсов. При увеличении Е„неизбежно увеличивается и время прекрашения приема сигналов, что следует учитывать при выборе Е„, так как временные потери снижают дальность действия РЛС. Для ес сохранения возникает необходимость повышения энергетического потенциала РЛС, который оценивается произведением излучаемой мошности Р„на величину эффективной плошади апертуры антенны А„, как это следует из уравнения дальности РЛС.
Конеч- 241 но, это связано с усложнением и увеличением стоимости РЛС, поэтому целесообразно рассмотреть функциональные возможности импульсно-допплеровских РЛС со средними Р„. РЛС со средней частотой повторения. Такие РЛС используются на самолетах, работают в трехсантиметровом диапазоне с частотами повторения 5...30 кГц и сочетают преимущества и недостатки РЛС с низкими и высокими частотами повторения. Прежде всего следует констатировать наличие неоднозначности, а также «слепых» зон и по дальности, и по скорости.
Сокращается при этом и зона допплеровских смещений, свободная от мешающих отражений, что имеет место при высоких г"„. Несмотря на очевидные недостатки использование РЛС со средними частотами повторения в некоторых случаях оказывается целесообразным. Для пояснения обратимся к рис. 6.17. Ясно, что с понижением Г„сократится интервал, свободный от мешаюгцих отражений (поскольку сблизятся линии спектра), что ухудшит условия обнаружения целей, движущихся с большими скоростями (истребители на встречных курсах).
Однако с понижением Р„улучшаются условия обнаружения целей, имеющих меньшие скорости относительно РЛС (морские и наземные объекты, воздушные цели со стороны хвоста истребителя), поскольку при снижении Е„снижается и уровень мешающих сигналов, приходящих по боковым лепесткам, так как уменьшается число импульсов, принимаемых по каждому из лепестков. Таким образом, выбор средней частоты повторения Р„целесообразен для РЛС «защиты хвоста» на истребителях и РЛС обзора земной поверхности.
Наряду с фильтрацией по допплеровскому смещению применяется стробирование приемника по дальности. Это позволяет подавить сильные отражения вблизи несущей частоты (в области центрального выброса на рис. 6.17, соответствующего сигналам, отраженным от подстилающей поверхности непосредственно под самолетом) и тем самым облегчить условия обнаружения сигналов «медленных» целей в окрестности центрального выброса. Наиболее сложной задачей при средних значениях частоты повторения является разрешение неоднозначности по дальности и скорости. Для гарантированного устранения неоднозначности трех частот повторения (как в случае высоких значений Е«) уже недостаточно. В широком диапазоне измерения дальности и скорости однозначность может быть обеспечена при наличии в РЛС семи или восьми частот повторения, что существенно усложняет передатчик и устройство обработки РЛС.
Достаточно сказать, что смена частот повторения импульсов заставляет менять и их длительность, чтобы сохранить постоянной среднюю мощность генератора высокой частоты. 242 Для сохранения согласованной обработки импульсов изменение их длительности вынуждает изменять и полосу пропускания приемника.
Как и в случае РЛС с высокой частотой повторения Г„, эффективная работа импульсно-допплеровской РЛС со средней частотой повторения возможна только при очень низком уровне боковых лепестков ДНА. Таким образом, применение средних частот повторения целесообразно только при решении определенных задач, когда надежное обнаружение целей не может быть достигнуто РЛС с низкой частотой повторения и наличием системы СДЦ или импульсно-допплеровскими РЛС с высокой частотой повторения. Кроме РЛС истребителей-перехватчиков, работающих в трех- сантиметровом диапазоне, высокая частота повторения импульсов успешно используется в станциях радиолокационной разведки десятисантиметрового диапазона А%АСАМ (А~гбогпе %агп1па Апо' Сопгго! Вуз1ет). Необходимо обратить внимание на сложность и высокую стоимость импульсно-допплеровских РЛС с высокой и средней частотами повторения импульсов, в связи с чем их использование оправдано только в случаях сложной помеховой обстановки, когда надежное наблюдение целей невозможно обеспечить РЛС с низкой частотой повторения и системой СДЦ.
6.7. Самолетная РЛС обнаружения воздушных и наземных целей При выборе параметров самолетной РЛС обнаружения воздушных и наземных целей при наличии разнообразных мешающих отражателей перед разработчиком возникает ряд принципиальных вопросов. Например, какую частоту повторения импульсов выбрать, поскольку от ее выбора зависит построение РЛС и в конечном счете эффективность выполнения ею заданных функций при приемлемых экономических показателях. Остановимся подробнее на примере выбора Е„самолетной РЛС обнаружения движущихся целей в передней полусфере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
