Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 88
Текст из файла (страница 88)
д. Компенсация пассивных помех от неподвижного (или «остановленного> схемой компенсации ветра) объекта может быть осуществлена, например, с помощью схемы двукратной компенсации на линиях задержки, представленной на рис. 7.48, в которой за время интервала длительностью Т, переключатель должен находиться в верхнем положении, а за время интервала длительностью Т,— в нижнем. Схема образует вторую конечную разность. равную (в зависимости от положения переключателя) Л е ф = и (1) + и (1 — Т, — Т,) — 2и (1 — Тт) (1) или Л з (~) = и (~) + и (1 — Т, — Т,) — 2и (~ — Т,). (2) Амплитудно-частотная характеристика независимо от положения переключателя определяется одним и тем же выражением ~ К (~) ~ = 2 ~г — — соз 2и~Т, — соз 2и~Т, + — соз 2л~ (Т, + Т,) .
(3) чГ3 При Т,~Т, = тlп + 1 эта характеристика существенно отличается от соответствующей частотной характеристики в случае. Рис. 7.48. Схема двукратного череспериодного вычитании с переменной задержкой 480 !Ю/! !~макс Ю! 7,а , а, а, а т!т, Рис. 7,49. Но . рмированная амплитудно-частотная характеристика схемы двукратного череспериодного вы- читания с переменной задержкой когда Т = Т .
д , = Т,. Для сравнения обе характеристики приведены на рис. 7.49: первая — сплошной линией для птlп = 6/7 в п нкти ом. Ви о у р . дно, что расстояния между нулевыми п о " д я пт п =; вторая— при Т, + Т, увеличиваются. провалами Рассмотрим второй способ уменьшения и числа зон «слепых» скоростеи — переход от гладкой структуры огибаю й п льсакн ~ оги ающе каждого ими то п у негладкой. В простейшем случае это мож б у путем одновременного излучения импульсов на азн м жет ыть достиг- частотах, ког а огиба д бающая в течение длительности импульса принимает характер биений колебаний несущих ча .
О х частот. дновременно с деформациеи высокочастотной структуры серии движении у серии импульсов при их ч цели имеет место деформация огибающих б щ астот, которую можно использовать для ненни несу- селекции движщихся целей. На рис. 7.50 показана упрощенн я б енная лок-схема радио- у ременно на двух не- локатора, который излучает импульсы одновр сущих частотах ~, и ~,. В момент зондирования образуются биения, колебания которых выделяются смесителем и и используются для фазирования когерентного гетеродина работа отающего на разностсуществляется также ной частоте. Операция получения биений осущ после усиления и предварительной фильтрации принятых коле- жение сигнала разностбаний.
Полученное таким образом напряжени ной частоты биений подается на фазочувствител ельныи детектор, на которыи в качестве опорного подается сф фазированное при зондировании непрерывное колебание практически той ж П и от ажении ески тои же частоты. ри отражении от неподвижного объекта и стабильной работе аппаратуры получится непульсирующая последовательность видео- о ъекта на юдается импульсов. В случае движения отражающего объ бл модуляция видеоимпульсов частотой, соответств ющей разности допплеровских частот твующеи разности $ 7.17 481 Разность допплеровских частот тем меньше, чем ближе друг к другу частоты ~, и ~й Уменьшая разность частот ~, — ~,, а значит, и разность допплеровских частот, можно добиться, чтобы фазовый сдвиг на этой частоте за период посылки фт = Й р Т для цели, движущейся с максимальной скоростью, не превышал 2л. В этом случае вообще не будет «слепых» скоростей среди реально возможных скоростей целей.
Однако при выборе разностной частоты в двухчастотных системах селекции движущихся целей преследуется не столько цель полного устранения эффекта «слепых» скоростей, сколько безнастроечной компенсации скорости ветра в системе с внутренней когерентностью. Для этого разность частот 7", — 7', выбирается таким образом, чтобы максимально возможная допплеровская частота пассивной помехи не выходила за пределы области подавления синус-квадратной (или синусной) гребенчатой амплитудно- частотной характеристики. Схема рис.
7.50 является весьма упрощенной. Ряд ее элементов, например антенны, может быть объединен. Чтобы избежать значительных потерь в пороговом сигнале, целесообразно обеспечить оптимальность полосы пропускания приемного тракта до перемножения на смесителе. В этой связи возможно использование супергетеродинного приема сигналов на каждой несущей частоте. 482 Рнс, 7.50. Упрощенная блок-схема двухчастотного раднолокатора: ИМ вЂ” импульсный модулятор; М,, М,— магнетропы; Сл~ — смеситель; Кà — когепептный гетеродип; Фд — фааочувсгвительный детектор; ЧПВ— схема череспериодного вычитания $ 7.17 В целом двухчастотный когерентный радиолокатор обеспечивает безнастроечную компенсацию скорости ветра и уменьшение числа зон «слепых» скоростей. В случае описанной схемы функционирования этому радиолокатору свойственны и определенные недостатки.
Эти недостатки связаны с использованием нелинейной обработки принимаемых колебаний (перехода к частоте биений до компенсациг~ помехи). Вследствие этого может расширяться ширина гребней спектра пассивной помехи и ухудшаться качество ее подавления. Указанные недостатки можно устранить, если осуществить компенсацию помехи в каждом частотном канале. ф 7.18. Статистические характеристики маскирующих пассивных помех и факторы, влияющие на эффективность их компенсации Пассивная помеха образуется за счет наложения отраженных сигналов от хаотически распределенных в некотором объеме пассивных отражателей.
Под воздействием различных независимых факторов (движение отражателей или РЛС, вращение антенны и др.) пассивная помеха испытывает случайные флюктуации. Если пассивные отражатели облучаются монохроматическим колебанием, отраженный сигнал можно в ряде случаев рассматривать как вырезку из стационарного случайного процесса, характеризуемого энергетическим спектром й()') и автокорреляционной функцией К(т). В случае импульсного зондирования отраженные сигналы имеют случайную модуляцию, причем коэффициент корреляции мгновенных значений сигналов соседних периодов будет р(Т) = й(Т)/й(0), где Т вЂ” период следования этих сигналов, а Я(т) — введенная выше функция корреляции.
Время корреляции и вид корреляционной функции зависят от ряда факторов, в том числе хаотического перемещения отражателей, движения РЛС (перемещения облака диполей под воздействием ветра), вращения антенны и нестабильностей приемо-передающей аппаратуры. Хаотические перемещения отражателей вызывают флюктуации (расширение спектра) отраженного сигнала. По экспериментальным данным энергетические спектры пассивных помех могут иметь различные формы. При расчетах энергетический спектр пассивных помех аппроксимируется, например, прямоугольной, колокольной или резонансной кривой.
В частности, при аппроксимации колокольной кривой энергетический спектр записывается в виде Ж(1') = Л',ехР ~ — Р(оаэи~, где М, — плотность мощности на нулевой частоте; ае — среднеквадратичный разброс допплеровских частот (полуширина энергетического спектра на уровне О,б1), определяемьш среднеквадра- $7. 18 483 лгО'/ "~макс/// ов о,в ог 0 50 400 г50 Еоо Г,гг/ Рис, 7,51. Графики нормированной спектральной плотности мощности пассивных помех для /с=10 см: 1, 2 — холмы н горы, поросшие лесом н кустарником при скорости ветра 0 и 32 км/час; а — водная поверхность при скорости ветра 2 км/час; 4 — дипольные помехи при скорости ветра !6 — 40 км/час; с †осад при скорости ветра 3 — 6 км/час тичным разбросом радиальных скоростей перемещения элемен- 2о„ тарных отражателеи о„причем ов —— —, т.
е. чем короче волна, тем больше гул- и шире энергетический спектр помехи. На рис. 7.51 приведены энергетические спектры основных видов пассивных помех. Как следует из приведенного рисунка, наиболее широкополосными являются колебания, отраженные от гидрометеоров. Пассивные помехи, создаваемые местными предметами, являются узкополосными, а соответствующие им нормированные функции корреляции р(т) = /с(т)//с(0) — медленно спадающими функциями. Для гауссовой формы спектра (1) нормированная функция корреляции имеет вид р (т) = ехр ) — 2!т~ гул- тт) (2) Величина коэффициента междупериодной корреляции р(Т) зависит от периода следования импульсов. При Т = 2,5 мсек и 7ь = 10 см: р(Т) ~ 0,99 для холмов с густым лесным покровом при скорости ветра до 10 м/сек; р(Т) = 0,46 —:0,74 для дождевых облаков при среднеквадратичном разбросе скоростей (1,85 —:4) м/сгк. Статистические характеристики пассивных помех, создаваемых облаками диполей, нуждаются в особом рассмотрении, поскольку они изменяются на различных стадиях развития облака и существенно зависят от метеорологических условий — от градиента скорости ветра по высоте и турбулентности атмосферы.
В первый момент после сбрасывания дипольных отражателей размеры облака малы и основное влияние на статистические характеристики пассивной помехи оказывает турбулентность сопутной 484 $ 7.1 8 струи постановщика помех. В процессе рассеяния отражателей влияние сопутной струи ослабевает, а влияние турбулентности атмосферы возрастает, так как увеличиваются размеры облака дипольных отражателей. Ветровое зондирование атмосферы показывает, что с увеличением высоты ветер изменяется по направлению и скорости в широких пределах, причем, как правило, абсолютная величина скорости ветра возрастает. С увеличением высоты возрастает также и величина градиента скорости ветра. Имеются данные о том, что среднеквадратичное значение разброса скоростей лежит в пределах (1 †: 5) м/сек, что в 10-см диапазоне соответствует среднеквадратичному значению расширения спектра (20 †; 100) гц.
Движение РЛС (перемещение облака дипольнык отражателей под воздействием ветра) приводит к изменению фаз отраженных сигналов за счет изменения расстояния от РЛС до отражающего объекта. Поскольку взаимное перемещение РЛС и отражателей возможно в любом направлении, то появляется разброс радиальных скоростей элементарных отражателей, который вызывает изменение допплеровской частоты сигнала по дальности. Вращение антенны РЛС вызывает ухудшение междупериодного коэффициента корреляции пассивных помех, главным образом, для местных предметов, когда спектр узкий. Физически это явление можно объяснить не только флюктуациями отраженного от каждого элементарного отражателя сигнала за счет модуляции его диаграммой направленности РЛС, но и изменением состава отражателей в импульсном объеме РЛС от периода к периоду следования импульсов. Как показывают несложные расчеты, величина междупериодного коэффициента корреляции, учитывающего эффект вращения антенны РЛС, при колокольной диаграмме направленности может быть определена по формуле р,р (Т) = ехр ( — 1/М '), где М вЂ” число импульсов в пачке на уровне 0,61 по мощности.
Число импульсов в пачке зависит как от ширины диаграммы направленности и скорости вращения антенны, так и от частоты следования импульсов. Рассмотренные выше нестабильности приемо-передающей аппаратиры даже в случае неподвижных РЛС и элементарных отражателей вызывают флюктуации отраженного сигнала и сказываются на корреляции пассивных помех (см. ~ 7.15). Подробно не останавливаясь на этом, заметим, что вместо иллюстративного расчета, проведенного в ~ 7.15, может быть произведен соответствующий расчет для коэффициента междупериодной корреляции. Зная последний, можно оценить нескомпенсированный остаток помехи, В 7.1В 488 Рнс. 7.52.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
