Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Тем самым, энергетические потери нз-за наличия неподавленных остатков пассивной помехи можно уменьшить до любого предела. Однако весовая обработка сама сопряжена с энергетическими потерями при обнаружении полезных сигналов. Чем больше степень подавления помех, тем больше энергетические потери из-за весовой обработки Отсюда следует, что неприемлемым является не только недостаточное подавление пассивной помехи„но и чрезмерно большое подавление, Существует оптимум, когда при заданной вероятности ложной тревоги для обнаружения полезного сигнала с заданной ве- роятностью требуется си~пал с минимальным отношением сигнал/шум. Потери из-за наличия неподавленных остатков пассивной помехи рассмотрены в предыдущем параграфе. Потери из-за весовой обработки КН сигнала представлены в гл.
5. Далее, как в гл. 5, через г/ обозначено требуемое подавление пассивной помехи (в децибелах), реализующееся при весовой обработке сигнала. Величина г/ определяет относительньй уровень частотных боковых лепестков взаимно корреляционной функции КН сигнала, обработка когорого производится с использованием весовой функции. При этом 1018(д ) = И, где ~' — относительный уровень частотных боковых лепестков (по мощности).
В формулах предыдущего параграфа коэффициент потерь из-за весовой обработки в явном виде не записывался. Молчаливо предполагалось, что соответствующие потери включены в отношения помеха/шум н сигнал/шум. Теперь необходимо отношения помеха/шум н сигнал/шум переопределить с таким расчетом, чтобы учитывалась зависимость характеристик обнаружения и от параметров весовой обработки.
Пусть далее д, = д/з), где д — отношение помеха/шум на выходе канала, настроенного на доплеровскую частоту пассивной помехи; ц,„ — коэффициент энергетических потерь из-за весовой обработки. Величину д„ назовем отношением помеха/шум, пересчитанным к входу приемника (или отношением помеха/шум на входе приемника). При изменении требуемой степени подавления помехи с~ величины 9 и 1)„„также будут меняться, но отношение помеха/шум ди останется неизменным. Поэтому при поиске оптимального значения г/ удобно счигатыу, заданным постоянным параметром.
Величина д, совпадает с отношением помеха/шум на выходе канала, когда весовая обработка не применяется. Отношение помеха/шум для неподавленных остатков пассивной помехи определяется формулой д, = д"д = д 1)„9О. Величина 8зт1,„является абсолютным уровнем боковых лепестков. Подставляя в формулу (11.2.2) д, =д'з)„,до, получим уравнение для порогового уровня Х. Помимо заданной вероятности ложной тревоги пороговый уровень зависит еще от отношения помеха/шум д, и от задаваемого уровня боковых лепестков г/ = 10 18(8').
Теперь под величиной р„будем подразумевать среднее значение отношения сигнал/шум для полезного сигнала на входе приемника. Если нет пассивных помех, и весовая обработка не применяется, то прн заданных вероятностях ложной' тревоги Р и правильного обнаружения /3 необходимое отношение сигнал/шум р, определяется формулой (11.2.3). Подставив р = т1„ра в формулу (! 1.2.1), получим вероятность обнаружения полезного сигнала, когда отношение сигнал/шум на входе приемника равно р„.
Если ри — решение уравнения 280 2 /7.. / 2' 8 )ббЧО 1 1+11„„р'„1+т! р'„/ !018п„ вЂ” 2,8 Рис. ! !.б. Зависимость коэффициента потерь из-за наличия пассивной помехи от задаваемого относительного уровня боковых лепестков. Расчет проведен прн Г= 10; В =-0,5; Ж= 180; ! 0 !я ~уо = 80 дБ — 3,2 !„', г/, лБ -120 -100 -80 ( На рис. 1!.7, 11.8 и 11.9 показаны зависимости тех или иных характеристик от отношения помеха/шум о„. При построении этих тра- -;,' фиков для каждого значения помеха/шум дм откладываемого на оси абсцисс, вначале находилось оптимальное значение г!, задаваемого уровня боковых лепестков Ы, при котором ц„ достигает максимума. Затем, при найденном оптимальном значении уровня боковых лепестков, выполнялся расчет остальных данных, Результаты, представленные на рис.11.7, 11.8 и 11.9, получены при 22 = 0,5 и /1г= 180.
Дополнительно было установлено, что при изменении в некоторых пределах /7 и (или) Ф эти результаты практически не меняются Данные для рис.11.9 вычислялись при Г=-1О '. Если задаться значениями Р'= 10 ' или Г = 10 ", то коэффициенты потерь изменятся на величину, составляющую ориентировочно 0,01 дБ. а р, определяется формулой (11.2.3), то Ч. = ро/ро :;:-' является коэффициентом энергетических потерь из-за наличия пас,:-::: сивной помехи. Составными частями коэффициента потерь из-за наличия пассивной помехи являются коэффициенты потерь из-за весовой обработки "-;;..
и из-за наличия неподавленных остатков помехи. Если заданы вероятности Г и /3, а также отношение помеха/шум ';;:- дм то задаваемый уровень частотных боковых лепестков с/ является свободной переменной, от которой зависит коэффициент потерь из-за наличия пассивной помехи. Приводимые далее результаты соответствуют весовой обработке, когда используется весовая функция Дольфа-Чебышева. Обрабаты,.';: ваемая пачка состоит из Ф импульсов. Рнс.11.6 иллюстрирует существование оптимального значения задаваемого уровня боковых лепестков. 10180, г/~ о 1" 180о — 14 — 15 — 16 Рнс.
11.8. Зависимость оптимального значения отношения помеха/шум для неподавленных остатков пассивной помехи Рнс. 11.7. Графики для определения оптимального значения относительного уровня боковых лепестков 1018п,„, 10!80„ -3,5 60 80 Рнс. 11.9. Зависимости оптимального коэффициента потерь из-за наличия пассивной помехи 1'1О 18 ц„, нижняя кривая) н соответствующего коэффициента потерь нз-за весовой обработки (1О 18 т1„, верхняя кривая) — 2,5 — 3,0 Г0 189о 100 с 283 282 10189, 10189о 100 60 80 100 Рассмотрим числовой пример. Пусть Р= 10 ', 10189, = 77,3дБ. По средней кривой на рис. 11.7 абсциссе 77,3 дБ соответствует ордината д, + 10 18до — — — 12,7дБ. Отскда находим, что оптимальный уровень относительных боковых лепестков составляет о/, = — 90дБ.
Отношение помеха/шум на выходе канала обнаружения, настроенного на доплеровскую частоту пассивной помехи составит 10 189 = 74,6дБ. Следовательно, — 90 дБ является оптимальным значением задаваемого уровня боковых лепестков для случая, когда отношение помеха/шум на выходе канала обнаружения составляет 74,6 дБ. 11.4. Проблема выбора длительности рабочего интервала для квазинепрерывного сигнала Длительностью рабочего интервала в 8 5.1 назван промежуток времени между началом текущего зондирования и началом следующего зондирования. Рабочий интервал состоит из нескольких частей.
Основной вклад в длительность рабочего интервала вносят две части: интервал обработки, а также промежуток времени между началом зондирования и началом интервала обработки. На интервале обработки смесь сигнала и шума отбирается для обработки в устройстве обнаружения сигналов. Можно считать, что длина этого интервала совпадает с длительностью обрабатываемой пачки импульсов. Как показано на рис.
5.2, интервал обработки необходимо сдвигать относительно начала зондирования. Сдви~ должен быть достаточным, чтобы все обрабатываемые импульсы могли содержать сигнал, отраженный от наиболее удаленного объекта. Проблема выбора длительности рабочего интервала состоит, в основном, в определении длительности обрабатываемой пачки импульсов и величины сдвига обрабатываемого интервала относительно начала зондирования. При решении этой задачи необходимо учитывать противоречивые требования. Длительность рабочего интервала не должна быть чрезмерно большой, иначе скорость обзора углового сектора будет недостаточной, что не позволит успешно работать в секторах с заданными размерами. С другой стороны, неоправданное уменьшение длительности рабочего интервала также приводит к ухудшению характеристик радиолокатора.
Отношение сигнал/шум полезного сигнала пропорционально длительности обрабатываемой пачки импульсов. Уменьшение длительности обрабатываемой пачки может привести к тому, что вероятность обнаружения полезного сигнала в одном цикле обзора снизится до неприемлемых значений. Следует также иметь в виду, что при увеличении длительности обрабатываемой пачки улучшается разрешающая способность по доплеровской частоте. Вместе с тем, из-за улучшения разрешения по частоте приходится увеличивать число каналов обнаружения, перекрывающих область обнаружения по частоте.
При увеличении длительности обрабатываемой пачки уменьшается размер мертвых зон на частотной оси, что благоприятно влияет на возможность отстройки от пассивных помех по доплеровской частоте. При чрезмерно большом увеличении длительности обрабатываемой пачки импульсов начнут сказываться флуктуации сигнала, когда из-за флуктуаций будет нарушаться когерентность импульсов, значительно удаленных друг от друга. Обработка таких пачек импульсов сопряжена с энергетическими потерями. Оценка подобных энергетических потерь является трудной задачей. Не исключено также, что при нарушении когерентности импульсов пассивной помехи снизится эффективность весовой обработки, из-за чего ухудшится подавление помех, действую1цих по боковым лепесткам взаимно корреляционной функции. При чрезмерно большом увеличении длительности обрабатываемой пачки могут появиться энергетические потери, обусловленные тем, что доплеровский эффект приводит к изменению длительности отраженных сигналов Так или иначе, но все те излученные импульсы, которые принимаются на интервале обработки, используются по назначению.
А остальные импульсы пропадают, Поэтому разность между длительностью рабочего интервала и длительностью обрабатываемой пачки импульсов характеризует непосредственные потери излучаемой энергии. Основной частью этой разности является промежуток времени между началом зондирования и началом интервала обработки. Можно сократить потери, если уменьшить промежуток времени между началом зондирования и началом интервала обработки.
Однако и здесь существуют ограничения. Рассмотрим отрицательные последствия уменьшения этого промежутка. Обозначим через т, сдвиг интервала обработки относительно начала зондирования. Полагаем, что этот сдвиг задан в виде т, = и-Т„ где п — некоторое целое число, Т„ — период повторения импульсов (см. рис. 5.2). Пусть т — задержка сигнала, отраженного от объекта.
Если т < т„то хотя бы один из излученных импульсов появится на входе приемника до того, как смесь сигнала и шума начнет отбираться для обработки в приемном устройстве. Если т = т„то отраженный сигнал попадает в мертвую зону. Если т, < т < т, + Т„, то первым импульсом сигнальной составляющей обрабатываемой реализации будет тот отраженный от объекта импульс, который в текущем зондировании был излучен первым. При т, + Тч < т < т, + 2Т„в сигнальной составляющей обрабатываемой реализации отсутствует один импульс. В общем случае, ко~да сигнал не попадает в мертвую зону, число импульсов сигнальной составляющей, отсутствующих в обработке, определяется формулой 0 при т — т, <Т., (т — т, ~1 т=.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
