Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Известно, что приемная антенна обычно настроена на какуюто определенную поляризацию принимаемого сигнала: линейную, круговую, либо в общем случае эллиптическую. Возможны антенны с регулируемой поляризацией. Если поляризацию антенны установить соответствующей поляризации помехи, эффект воздействия помехи будет наибольшим.
Так, например, для вертикальной поляризации помехи воздействие будет наибольшим, если прием ведется на вертикальный вибратор; для круговой поляризации с вращением вектора поля по часовой стрелке эффект воздействия будет наибольшим, если антенна рассчитана на этот же вид поляризации. Зная это обстоятельство, антенну можно тем или иным способом перестроить на ортогональную поляризацию, т. е.
для приведенных примеров — на горизонтальную, либо на круговую поляризацию, но с вращением против часовой стрелки. Для эллиптически поляризованной волны ортогональным является также эллиптически поляризованное колебание, но со сдвинутым на 90' положением эллипса поляризации. Во всех указанных случаях можно добиться существенного ослабления помехи. Будет или не будет иметь место при этом соответственно ослабление полезного сигнала, зависит от поляризации колебаний сигнала.
Если поляризация колебаний полезного сигнала точно совпадает с поляризацией колебаний помехи, одновременно с помехой и в той же мере будет ослаблен сигнал. Поскольку (даже.при нерегулируемой на излучение поляризации) поляризация сигналов, отраженных от реальных целей, случайная, в общем случае н е с о в п а- дающая с поляризацией помехи, имеются принципиальные возможности ослабить помеху больше чем сигнал.
4зо $7.5 Для повышения помехозащищенности целесообразно уменьшать коэффициент различимости ъ в ((1), ~ 7.4!. Уменьшение коэффициента ~ достигается за счет приближения приема к оптимальному: Если помеха является стационарной шумовой помехой типа белого шума, то уменьшение ~ достигается уже рассмотренной оптимизацией приема для таких помех, При фильтровом приеме это, в частности, означает использование оптимальной частотной характеристики, т. е.
оптимальной частотной селекции. Частотная селекция тем более эффективна, чем шире спектр помехи по сравнению со спектром сигнала, т . е. если помеха является заградительной по частоте. В этом случае спектральная плотность мощности помехи при заданной мощности передатчика помех снижается. обратно пропорционально полосе частот помехи. Прицельные помехи (с меньшей полосойчастот), как правило, более эффективны, но их труднее реализовать. Создание прицельных помех в наибольшей мере затрудняется в случае быстрой перестройки частоты радиолокатора, при многочастотном или широкополосном зондирующем сигнале и т.
д. Если полоса частот помехи значительно уже ширины спектра принимаемого сигнала, то результирующий шум нельзя считать белым. В этом случае оптимальной является частотная характеристика с подавлением в полосе частот помехи или, иначе говоря, целесообразно использование различного рода настраиваемых режекторных фильтров для колебаний помехи, что приводит к существенному уменьшению коэффициента различимости м (см. ~ 7.8).
Снижение уровня боковых лепестков диаграммы направленности может заметно ослабить влияние помех и представляет собой самостоятельную задачу, особенно важную в случае внешнего прикрытия. Из теории антенн известно, что снижение уровня боковых лепестков может быть достигнуто за счет увеличения размеров антенны, рационального распределения поля в раскрыве, повышения точности изготовления, снижения влияния переотражений от близлежащих объектов.
Повышение избирательности антенны можно отнести к категории улучшения пространственной селекции принимаемых колебаний. Для улучшения пространственной селекции сигнала на фоне помех, приходящих с отдельных направлений, могут быть также в принципе использованы описанные в литературе методы некогерентной и когерентной компенсации помеховых колебаний. Для этого наряду с основной могут быть задействованы дополнительные антенны (в антенне типа фазированная решетка — отдельные элементы этой решетки). Возможности компенсации помех были сформулированы советским ученым Н. Д. Папалекси еще несколько десятилетий тому назад !9!.
Если сигнал, принимаемый дополнительной антенной, компенсирует сигнал, принимаемый по боковым лепесткам основной антенны, после детектора, следует говорить о некогерентной компен- $ 7.5 43 Е Рис, 7.6. Схема с корреляцион- ной обратной связью Рис. 7.5. Система с двумя дополнительными приемными каналами для образования провалов в результирующей диаграмме направлен- ности сации. Если такая компенсация производится на высокой (промежуточной) частоте, ее можно называть когереятиой.
На рис. 7.5 схематически показана система, включающая основную и две дополнительные антенны. Каждой антенне соответ.ствует свой канал приема. Колебания, прошедшие через соответствующие каналы приема, подаются на сумматор. При этом по крайней мере в двух дополнительных каналах по амплитуде и фазе регулируются комплексные коэффициенты передачи К, и К,. Если комплексные характеристики направленности каналов имеют вид Р,'(8), Р,(8), Р,(8), то суммарную комплексную характеристику направленности можно представить в виде Г,(8) =Г,(8)+К,Г,(8~+К,К,(8). Тогда для угловых координат источников помех О, и О, можно добиться образования провалов в результирующей характеристике направленности для этих направлений.
Необходимые для этого значения К, и К, определяются из системы уравнений Г,(8,)+ К,Г,(8,>+К,Г,(8,) =О, Г,(8,) + К, Г, (8,) + К,, Г, (О,) = О. (2) э 7.5 Провалы в характеристике направленности, образуемые за счет когерентной компенсации помех, создают дополнительный резерв пространственной селекции помех, воздействующих как по главному, так и по боковым лепесткам характеристики направленности. Особенно широкий простор для применения компенсационных методов открывается при использовании приемных антенн в виде фазированных решеток.
432 Подбор коэффициентов в многоканальных схемах, подобных схеме на рис. 7.5, можно осуществить, используя принцип корреляционной обратной связи. На рис. 7.б показана схема с двумя входами, на которые поступают напряжения одной и той же частоты с комплексными амплитудами 0,(1) и 0,(т) (например, от основной и дополнительной антенн). На сумматоре образуется напряжение и,Д=и,Ц вЂ” К О,®. (3) Рис. 7.7. Схема компенсации с корреляционной обратной связью на обоих входах К= 1+хЙ~Р (5) ' Х!и Р Легко видеть, что при у„— ~ оо и достаточной корреляции О, и У, (например, при У, =- Сб'„где С= сопз1) происходит полная компенсация, т. е. Ух обращается в нуль. Умножение комплексных амплитуд, как известно, может быть осуществлено, например, путем преобразования частоты, усреднение — за счет интегриро.
вания в узкополосном фильтре (~ 3.16). Те же операции могут быть произведены путем аналоговой квадратурной обработки $3.8) или перехода на цифровую технику. Эффект компенсации помехи обеспечивается, если корреляционной обратной связью охвачен и каждый из входов схемы. Чтобы напряжение У, поступило при этом на выход сумматора в отсутствие коррелированной помехи, когда управляющее напряжение — К, обращается в нуль, на него налегается весовое напряжение а. Исходные уравнения тогда принимают вид: (4) ~7е — ( Ко и( ~7о К ~1 (б) 433 1б зак, ьаое Имеется цепь обратной связи с выхода сумматора на управляемый элемент — умножитель в цепи подачи первого напряжения. В эту цепь включено устройство вычисления оценки корреляционного момента 0~~71.
Последний с точностью до постоянной Х используется в качестве управляющего множителя К, подаваемого на управляемый элемент. Из двух уравнений: К = ЖУ~~У1 и (3), можно найти Рис. 7.8. Многоканальная схема компенсации помех с использованием корреляционной обратной связи Ко = Х~У~ Уо К = ~(У хУ1. (7) (8) Подставляя (6) в (7) и (8), легко получить систему уравнений: Ко (1+ Х!СУо!')+К ХСУ б'о =аХ! СУо!'. (9) КаС С*,+К 11+Х~~' Г)= Х~и Г ~Ух — ~о ~Уо+ ~т «Ут На основании изложенного, не приводя более детальных выкладок, можно понять одну из возможных схем построения самонастраивающейся антенны типа фазированная решетка (рис.
7,8) 4 34 $ 7.$ При у -э оо, а =ко = сопз1 + О и полной корреляции напряжений" Уо и У,, когда У, =СУ„из (6) и (9) получим, что Ух -э О, т. е. данная схема, как и предыдущая, может осуществлять компенсацию помех. Наряду с компенсацией помехи обе схемы могут осуществлять и компенсацию сигнала, если длительность последнего достаточна для перестройки схемы. В случае же весьма короткого сигнала и первая, и вторая схемы будут настроены только на компенсацию помехи. Легко видеть, что в отсутствие помехи обе схемы дают значения управляющих множителей К и К„равные нулю. Выходное напряжение второй схемы при этом (Ув —— аУо, т. е. в отсутствие помехи каждая из схем пропускает колебание, приходящее по основному каналу.
При а = 1 обе схемы идентичны. Легко понять, что если в схеме (рис. 7.7) а =а„а в ее нижней части к напряжению корреляционной обратной связи — К добавится вес оо1, то выходной эффект в отсутствие помех будет !152), В каждом из элементов фазированной решетки используется корреляционная обратная связь, На схеме корреляционная обратная связь показана только для крайних (левого и правого) элементов. Слагаемые а„а„..., а обеспечивают наилучший эффект приема сигнала в отсутствие помех (они аналогичны слагаемому а в схеме рис.
7.7). При наличии помех, приходящих не более чем с т направлений, возможно образование провалов в характеристике направленности в этих направлениях. Как показывает детальный анализ для дискретного случая (подобный приведенному в приложении 9 при сплошной антенне), образующаяся характеристика направленности оптимизируется с учетом помех, обеспечивая наивыгоднейшую пространственную селекцию. Б. ПАССИВНЫЕ МАСКИРУЮЩИЕ ПОМЕХИ И ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ОТ НИХ ф 7.6.
Пассивные маскирующие помехи и способы их создания Как уже указывалось выше, к естественным пассивным помехам относятся радиопомехи, создаваемые природными отражателями (местными предметами, водной поверхностью, гидрометеорами, северными сияниями и т. д.). Эти помехи могут существенно нарушать работу аэродромных радиолокаторов, обеспечивающих посадку самолетов, и радиолокаторов военного назначения, используемых для обнаружения целей, особенно на малых высотах. Наибольшее распространение из искусственных маскирующих пассивных помех получили помехи, создаваемые диаольными противорадиолокационными отражателями. Как указывалось в ~ 2.5, они представляют собой пассивные полуволновые вибраторы, изготовленные из металлизированных бумажных лент, фольги или металлизированного стеклянного и капронового волокна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
