Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 87
Текст из файла (страница 87)
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 гх — Га 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, — магнетроны, Сл — смеситель; Кà — когевентный гетеродни; Фд — фавочувствнтельный детектор; ЧПВ— схема череспериодного вмчнтанин $7Л7 В целом двухчастотный когерентный радиолокатор обеспечивает безнастроечную компенсацию скорости ветра и уменьшение числа зон «слепых» скоростей.
В случае описанной схемы функционированияя этому радиолокатору свойственны и определенные недостатки. Эти недостатки связаны с использованием нелинейной обработки принимаемых колебаний (перехода к частоте биений до компенсации 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. й 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 Ф(~) и автокорреляционной функцией )«(т). В случае импульсного зондирования отраженные сигналы имеют случайную модуляцию, причем коэффициент корреляции мгновенных значений сигналов соседних периодов будет р(Т) = »«(Т)И(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 перемеи(ения 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 (~) = У» ехр ( — ~»(2о~), (1) где л(» — плотность мощности на нулевой частоте; ое — среднеквадратичный разброс допплеровских частот (полуширина энергетического спектра на уровне 0,6!), определяемый среднеквадрай тлв 463 еЮ НмпкСИ йв лм ус~ту ула гро ага Рнс.
7.81. Графики нормированной спектральной плотности мощности пассивных помех дли 1ь= 1О см: Г, 2 †хол н горы, поросшне лесом н нустарннком прн скаростн ветра О н 32 кмтеас, 3 — водная поверхность прн скорости ветра 2 км!еас; 4 — днпольные помехи прн скорости ветра !6 †км/тас: а †осад прн скорости ветра 3 — 6 км/еас тичным разбросом радиальных скоростей перемещения элементарных отражателей о„причем ор = — „', т.
е. чем короче волна, тем больше ар 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) = Я(т)Я(0) — медленно спадаю- шими функциями. Для гауссовой формы спектра (1) нормированная функция корреляции имеет вид р(т) =ехр ( — 2п~ ор~т~). (2) Величина коэффициента междупериодной корреляции р(Т) зависит от периода следования импульсов. Прн Т = 2,5 мсек и )ь = 10 см: р(Т) ) 0,99 для холмов с густым лесным покровом при скорости ветра до 10 мосек; р(Т) = 0,46 —;0,74 для дождевых облаков прн среднеквадратичном разбросе скоростей (1,85 — 4) м!сек.
Статистические характеристики пассивных помех, создаваемых облаками днполей, 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 момт;нт после сбрасывания дипольных отражателей размеры облака малы и основное влияние на статистические характеристики пассивной помехи оказывает турбулентность сопутной 484 й 7.18 струи постановщика помех.
В процессе рассеяния отражателей влияние сопутной струи ослабевает, а влияние турбулентности атмосферы возрастает, так как увеличиваются размеры облака днпольных 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 1О-см диапазоне соответствует среднеквадратичному значению расширения спектра (20 —:100) гц. Движение РЛС (перемещение облака дипольных 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, (7) = 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 аппаратуры даже в случае неподвижных РЛС н элементарных отражателей вызывают флюктуации отраженного сигнала и сказываются на корреляции пассивных помех (см. й 7.15). Подробно не останавливаясь на этом, заметим, что вместо иллюстративного расчета, проведенного в з 7.15, может быть произведен соответствующий расчет для коэффициента междупериодной корреляции.
Зная последний, можно оценить нескомпенсированный остаток помехи. $7.16 о аг о,а о,в це л Рис. 7.52. Зависимость неждупернодного коэффи. циента корреляции колебаний на выходе ограничителя от нежлуцериодного коэффициента корреля. ции колебаний на его входе Помимо нестабильностей аппаратуры на статистические характеристики пассивных помех оказывают влияние нелинейность приемного тракта и неидентичноеть каналов схем череспериодного вычитания. Так, например, к существенному расширению спектра (снижению величины коэффициента корреляции) приводит ограничение помехи.
Последнее иллюстрируется приведенной на рис. 7.52 зависимостью коэффициента междупериодной корреляции помехи на выходе идеализированного ограничителя р,„ (Т) от коэффициента корреляции помехи на его входе р(Т) . Уменьшение величины р,„р (Т) по сравнению с р (Т) (пунктир) при близких к единице значениях р(Т) может существенно ухудшить работу схем компенсации, особенно двукратной, трехкратной и т. д. Поскольку все рассмотренные факторы, влияющие на статистические характеристики пассивных помех, являются независимыми, то результирующая функция корреляции может быть найдена как произведение частных функций корреляции, учитывающих влияние того или иного из описанных факторов. Зная результирующую функцию корреляции, легко найти энергетический спектр при помощи известного преобразования Фурье: С й( д) — ) )р (т) е — гал!т йт С Статистические характеристики пассивных помех существенно влияют на эффективность компенсации систем СДЦ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
