Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В качестве иллюстрации на рис. 5.17 приведены ДНА основной 1суммариой) антенны после компенсации двух источников помех с двумя компенсационными антенными, ширина диаграммы направленности которых составляет до= 60' и они разнесены на расстояние 1 = 20 см друг относительно друга: 0,1з =сов~ — ~ехр~+ — 10 о Ширина ДНА основной антенны составляла 2,4', а источники помех располагались в направлениях 0~ и Оь КНД, дБ 0 -40 — 60 -80 -100 -20 — 5 -10 -5 0 5 1О 15 20 В, рд Рисунок 5,1б Диаграммы направленности антенн при компенсации одной помехи; - - исходная ДНА; — - результирующая ДНА; - - - коипенсационная ДНА Из рис. 5.17 следует, что компенсация помех в какой-то мере обеспечивается ув суммарной ДНА формируются провалы в направления на помехи), Однако пеленговать цель при этом практически невозможно, поскольку нуль разиостной ДНА смещается больше, чем на треть ширины луча (на рис.
5.17 смещение влево). 233 5. Пространственные и поляризационные методы обеспечения помехоустойчивости КНД, дБ О -20 -80 — 1 00 -20 -15 -10 -5 0 5 10 !5 20 О, О, град Рисунок $.17 Коиленсация двух источников помех ненаправленныии антеннаии: -. - исходная сумиарная ДНА; — исходная разностная ДНА; — - результирующая суммарная ДНА,' " - результирующая разностная ДНА; " - компенсационные ДНА Если в качестве компенсационных антенн использовать более направленные антенны, например шириной 10' (рис. 5.
18), максимумы которых находятся вблизи направлений на источники помех, то эффективность компенсации резко возрастает (смещение нуля нет; рис. 5.18). -20 — 80 -100 -20 -!5 -!О -5 0 5 10 !5 20 О,рл Рисунок $,18 Компенсация двух источников помех направленныии антеннами; — - исходная суммарная ДНА; -- - исходная разностная ДНА; ." -1-я компенсационная ДНА; —. - 2-я компенсационная ДНА 234 5, Пространственные и папяризационные иетоды обеспечения помехоустойчивости Для оценки зффекгивности компенсатора помех с учетом вектора белых внутренних шумов в основном канале ио =~и „ло,...,по„~ и матрицы белых (независимых) шумов в компенсационных каналах и=)и„ыи„„...,и„„~, где п =(н„,п,м...,п ( — вектор шумов в одном из каналов компенсации.
В атом случае сигналы основного и компенсационного каналов имеют независимые во времени и между каналами выборки и вместо (5.53) и (5.55) принимают вид (5.56) 1) =С Х+ и; 1)„=С„Х+и. Будем считать, что внутренние шумы в приемных каналах взаимо- независимыми с одинаковой дисперсией о ~. Помеховые сигналы хохм...,х тоже считаем случайными„широкополосными, некоррелированными между собой и внутренними шумами приемных каналов и имеющими одинаковые дисперсии о„~.
Неравенство дисперсий помех можно учесть в матрицах Со и С„. Для расчета мощности помехового сигнала необходимо усреднить по ансамблю выражение (5.56). С учетом (5.53), входящие в (5.56) сомиожители, усредненные по ансамблю, имеют вид: 'го =()о1)о ™[(СоХ+ио)(сох+по) )= = сг (СоМ(ХХ )Со)+'г (5.57) М(Н Н„") =М[(сох+и )(С„х ч-п)") = = с~~с М(ХХ")С"„; (5.58) М((),()"„) = М[(С„Х+ и)(С„Х+ и)") = = о „С„М(ХХ" )С„" + о ~ М(ии" ) . (5. 59) Матрица М(ХХ") =1„и матрица М(ии") =1 определяются кор- реляционными матрицами помех и шумов компенсационных каналов и, в силу независимости помех и внутренних птумов приемников компенсаторов, являются диагональными с размерностями рхр и тхпт соответственно.
Подставляя (5.57), (5.58), (5.59) в (5.57), получаем выражение для минимальной мощности помехового сигнала 236 5. Пространственные и попяризациониые иетоды обеспечения поиехоустойчивости Р =о'(1+Чбоба Ч~боС (1 ьФ.К) Соб.) ° (5,60) = -'[1+!б !'-!б !'!б. !'/( +!б. !')) = „' [1+/бм/%+/б„п! )~. (5.61) Из последнего выражения следует, что чем больше помеха в основном канале по сравнению с компенсационным (чем больше отношение !бщ! (!б„п! ), тем глубже компенсация помехи. Однако мошность 2/ 2 выходного сигнала компенсатора не может быть меньше мощности внутренних шумов приемника о„~. Выражение (5.61) можно записать иначе: Р =тт„'[!+!бм! 1х +!бм! !б„„! Д(1+!би,! )(1+!б„п! )!) .
(5.62) Первый сомножитель (5.62) представляет собой мощность помехового сигнала основного канала, а величина !бм! !б„„! /[(1+!б„п! )(1+!б„п! )! представляет собой квадрат модуля коэффициента корреляции сигналов основного н компенсационного каналов, поэтому при отсутствии корреляции между помехами в основном и компенсационном каналах ее компенсировать невозможно. В том случае, когда источник помехи один (р=1), а число компенсационных каналов равно лт, получаем: Р .
1+!б„! 1+',)'!б,! (5.63) Из этого соотношения следует, что эффективность компенсации помехи улучшается с увеличением числа каналов. где т = ст,'/тт,„— отношение помеха/внутренний шум. В частном случае, когда имеется один источник помех и одна компенсационная антенна (лт = р = 1), а также при о = 1, получаем: б. Пространственные и поляризационные иетояы обеспечения понехотстойчивости Б.б.
Поляризационные методы обеспечения поиехоустойчивости 5.6.1. Общие сведения о поляризации Ристнои Б.19 Эллипс поляризации Ь К ЭЛ а 237 Поляризационные методы обеспечения помехоустойчивости основаны на использовании различий в поляризации полезных сигналов и помех. Поляризация является пространственно- временной характеристикой электромагнитной волны. Она, как известно, определяет закономерность пространственной ориентации вектора напряженности Е электрического поля за период высокочастотных колебаний Т, т,е, поляризация — это закон изменения ориентации вектора Е во времени.
Различают три основных типа поляризации: линейная, круговая и эллиптическая. При линейной поляризации пространственная ориентация вектора Е остается с течением времени неизменной, при круговой поляризации конец вектора Е за период Т описывает окружность, при эллиптической поляризации— эллипс. Проекция кривой, описываемой концом вектора Е на плоскость, перпендикулярную направлению распространения ЭМВ, называется ноляризацион- У ной диаграммой (рис. 5.19). Эллиптическая поляризация, показанная на рис. 5.19, яв- е, ! Е, К! ляется наиболее общим видом ! поляризации. Одним из параметров эллипса поляризации является коэффициент эллиптичности К„, абсолютное значение кото- 2а рого равно отношению малой Ь и большой а полуосей эллипса: 5.
Пространственные и попяризеципнные иетпды пбеспечения поиехоустедчивости Значения модуля К, лежат в пределах от 0 до 1, В зависимости от направления вращения вектора Е коэффициент К имеет положительный или отрицательный знак. Если при наблюдении от источника вдоль направления волны вектор Е вращается по часовой стрелке, то волна называется лравололяризованной и К„считается положительным. При вращении вектора Е против часовой стрелки волна называется левополлризованной и К считается отрицательным. Другим параметром эллипса поляризации является угол эллиптичности а: (5.б5) а = агссяК,.„ е, = Е„соз(ау+ р„), е =Е„соя(ау+Со ), (5.бб) где Е,, Š— максимальные значения проекций; р„, рр — начальные фазы, ЭМВ любого типа поляризации можно представить в виде суммы двух волн, линейно поляризованных по осям х и у.
Изменяя соотношение Е„и Е, р, и рт„, можно получить любую поляризацию. Так, например: при Е, =О, Е ыО, Л1р=у„— рту =0 или а — поляризация линейная вертикальная; при Е„ыО, Е =О, Лрт=О или тг — поляризация линейная горизонтальная; 238 при -0,25л < а ь 0,25л, Угол эллиптичности при указанном условии однозначно определяет форму эллипса, а его знак — направление вектора Е. Ориентация эллипса относительно оси х определяется углом ориентации,б, изменяющимся в пределах от 0 до я. Проекции вектора Е на оси х и у описываются выражениями б. Пространственные и поляризационные иетоды обеспечения поиеяоустойчивости при Е„ы О, Е» ы О, Ьрт=О или тг — поляризация линейная; при Е„= Е,,Ьу» = 0 — поляризация линейная под углом 45'; при Е„=Е, Лсл=(2л+1) —, где л =О, 1, 2,..., — поляризация круговая; Х при Е„ы Е, 0 < Лаз < — — поляризация эллиптическая.
2 5.б.2. Оптимальный и квазиоптимальные алгоритмы обнаружения сигнала на фоне помеси, отличающейся от сигнала только поляризацией Оптимальный алгоритм обнаружения сигнала от цели при действии поляризационной помехи может быть найден на основе описанной ранее методики с учетом особенностей представления поляризационных свойств сигнала и помехи. Схема оптимального обнаружения сигнала на фоне коррелированной поляризационной помехи показана на рис.
5.20. По аналогии с оптимальной пространственной обработкой наилучшим по критерию максимума отношения сигнал/помеха методом защиты от поляризационной помехи является метод формирования нуля на помеху по поляризации. Рисунок Б,20 Поляризационный обнаружитель 239 5, Пространственные и папиризациоииые методы обеспечения помехоустойчивости Поляризационные помехи наиболее эффективны в смысле подавления РЛС тогда, когда их поляризация ортогональна поляризации приемной антенны подавляемой РЛС. При этом они воздействуют через диаграмму направленности ортогональной (кросс) поляризации, Для защиты РЛС от таких поляриззционных помех необходимо обеспечивать уровень диаграммы направленности на кроссполяризации на 40...60 и более децибел ниже уровня диаграммы направленности на основной (согласованной) поляризации, то есть повышать кроссполяризационную избирательность антенной системы.
Антенно-фидерная система любой РЛС является, по сути дела, поляризационным селектором. Мощность сигнала на ее выходе зависит от поляризации приходящей волны. Так, антенна с вертикальной поляризацией не пропускает на выход сигнал с горизонтальной поляризацией. Антенна, рассчитанная на прием сигналов с правой круговой поляризацией, не пропускает сигналы левой круговой поляризации.
Защита от помех, отличающихся от полезного сигнала параметрами эллипса поляризации, в ряде методов основана на применении специальных устройств, называемых лолтдлставгорами. С помощью этих устройств, устанавливаемых в круглых волноводных секциях антенной системы, колебания с любым видом поляризации преобразуются в колебания с любым заданным видом поляризации. На основе такого преобразования поляризаций удается режектировать помеху и выделить полезный сигнал, если он отличается, например, направлением вращения вектора Е при круговой поляризации или в том случае, когда сигнал имеет эллиптическую поляризацию, а помеха — круговую. Примерный вид поляризатора на базе круглого волновода показан на рис.
5.21, Внутри отрезка круглого волновода расположена диэлектрическая пластина, например, выполненная из полистирола или феррита. Известны поляризаторы типа т/2 и тт. Поляризатор типа тг/2 обеспечивает опережение одной ортогональной компоненты эллипса поляризации относительно дру- 240 5. Пространственные и поляризационные иетоды обеспечения поиехоустойчивости гой на 90', а поляризатор типа л — на 180'.
Возможности поляризаторов тс~2 и л и показаны в табл. 5.1. ЗМ Рисунок Б,21 Поляризатор Таблица $.1 5. Пространственные и попяризационные методы обеспечения помехоустойчивости Один из вариантов поляризационного селектора содержит параболическое зеркало и волноводный облучатель. Составными частями волноводного облучателя, в свою очередь, являются: отрезок круглого волновода с диэлектрической пластинчатой вставкой, длина которой = 2т4, переходная секция от круглого волновода к прямоугольному; отрезок прямоугольного волновода, к которому с помощью антенного переключателя могут подключаться передатчик или приемник РЛС. Если прямоугольный волновод подключен к передатчику и в нем создается вертикально поляризованная волна типа Но,, в которой вектор Е перпендикулярен широкой стенке волновода, то в круглом волноводе возбуждается волна типа Н„ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
