Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 36
Текст из файла (страница 36)
-90 -бО -ЗО 0 30 бО 90 )т,град согласована по поляризации с полезным сигналом, то отношение мощности сигнала Р, и помехи Р„на выходе поляризационного фильтра при условии равенства мощностей сигнала и помехи на входе антенны определяется выражениями (5. 72) — (5.76), ЧАСТОТНЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ 6.1. Оптимальный алгоритм обнаружения сигналов при действии помех, отличающихся частотныии параиетраии Частотные методы обеспечения помехоустойчивости РЛС при действии помех, коррелироваиных по времени, основаны на использовании различий в спектрах полезного сигнала и помехи.
Временная корреляция для помехи означает статистическую взаимосвязь ее случайных значений в различные моменты времени б и Сь Корреляция во времени, как известно, полностью определяет частотный спектр помехи. Чем уже по временной оси корреляционная характеристика помехи, тем шире ее частотный спектр помехи и наоборот. Таким образом, частотные методы защиты от помех основаны фактически на использовании временной корреляции помех. К таким помехам относятся мешающие отражения зондирующих сигналов от поверхности земли, моря, гидрометеоров, дипольных отражателей и активные имитирующие помехи. Для широкого класса помех, создаваемых точечными источниками, корреляционную функцию помехи можно представить в виде 249 б. частотные и вреиенные иетоды обеспечении поиехоустойчивости где в — круговая частота Используя известное свойство Фурье-преобразования, состоящее в том, что спектр свертки двух функций равен произведению их спектров, можно получить уравнение (6.5) в виде )+ ~~~о О (6.6) где 6,Ф(от) — АЧХ оптимальной системы временной (частотной) обработки принятой смеси; 6„(ох) — спектр помехи; 6„(е)— спектр полезного сигнала.
Окончательно, выражение для АЧХ оптимальной системы приобретает вид (6.7) Анализ (6.7) показывает, что оптимальная форма АЧХ- фильтра характеризуется наличием минимума на частоте максимума спектра помехи (а> = а„). Это означает, что оптимальная частотная обработка смеси полезного сигнала, помехи и внутреннего шума заключается в частотной режекции помехи или «выбеливании» помехи за счет создания АЧХ специальной формы. Пример такой АЧХ показан на рис.
6.1. АЧХ оптимальной системы обработки, обеспечивающей обнаружение сигнала при действии помехи, характеризуется наличием «нуля» (провала) на частоте максимума спектра помехи ю„ и некоторым смещением своего максимума относительно макси- 251 б. Частотные и временные методы обеспечения помехоустойчивости мума спектра цели. За счет «нуля» в АЧХ обеспечивается подав- ление помехи, но одновременно происходит некоторая потеря энергии сигнала. Рисунок 6.1 АЧХ оптимапьной системы Для непрерывного сигнала с известной амплитудой и фазой, отраженного от цели, втх,т) = А„ехР) [(ото + отдц ) т+ 2ххд„/Я1 16.3) и корреляционной функции ответной непрерывной помехи, со- вмещенной с целью, получим Р тр,т) = А„ехрфоте + атдп)г+ 2хрд„/Я~, 16.9) где атдп — ложная доплеровская частота; А„, А„— амплитуда по- гА„.
г г(х,т) = — ехр ( — хдм х Мо Я 9 ип (хсо Т/2 Р(( дд(~ Р(( ~ Д(~) (6.(0( 1+ сл, Г(шТ/2 252 лезного сигнала и помехи; ао — несущая частота; д„— угол визи- рования цели; Я вЂ” длина волны. Используя выражение 16.3), можно получить формулу для весовой функции оптимальной системы обработки в следующем виде: б. Частотные и врененные иетоды обеспечении поиехоустойчивости где ст„„= 2А„ЕТуд(о — отношение помеха/шум по мощности; Т— г время наблюдения; Š— размер апертуры антенны; Лю = юдц — вдп — разнос частот сигнала от цели и помехи. Используя тот факт, что импульсная характеристика оптимального фильтра согласована с весовой функцией, т.е. «зеркальна» ей, то на основе Фурье-преобразования от импульсной характеристики можно получить АЧХ оптимального частотного фильтра в виде 2А„ТЕ втп~( — В„) тсЕМ Н(В,ю) = х 'о (~ н)тсЕ~тЯ а (п~(в — ю, - юдц) Т/2~ (ю — ю, — влц)Т/2 1+ст в(п(Лвту2) в(п~(ю-во -вдп)ТУ21 Х (б.11) Лют~'2 ( — — п)ТУ2 где д и в — текущие значения угла и частоты.
Анализ выражения (6.11) показывает, что оптимальная частотная обработка, обеспечивающая защиту от помехи на ложной доплеровской частоте, заключается: 1) в формировании АЧХ первого доплеровского фильтра, настроенного на частоту цели ю „(первое слагаемое в больших квадратных скобках); 2) в формировании АЧХ второго доплеровского фильтра, настроенного на частоту помехи в„„(второе слагаемое в больших квадратных скобках); 3) в вычитании выходных сигналов второго доплеровского фильтра с определенным «весом» из выходных сигналов первого фильтра.
За счет такой частотной обработки смеси сигнала, помехи и внутреннего шума обеспечивается «нуль» на частоте помехи, то есть ее подавление и обнаружение полезного сигнала. Сомножитель перед большими квадратными скобками в выражении (б.11) 253 б. Частотные и временные методы обеспечении помехоустойчивости означает, что оптимальной частотной обработке предшествует согласованная пространственная фильтрация, которая практически сводится к формированию ДНА, ориентированной своим максимумом на цель.
Упрощенная схема оптимальной системы обработки смеси сигнала и ответной помехи на ложной доплеровской частоте показана на рис. 6.2. Вход Рисунок 6.2 Схема оптимальной системы обработки смеси сигнала и ответной помехи на ложной даплеровской частоте Как видно из выражения (6.11), «веш>, с которым вычитается помеха, определяется величиной отношения помехагшум у„и величиной разноса по частоте сигнала от цели и помехи Ло>. Из выражения (6.11) следуют важные практические выводы.
1. При уменьшении мощности помехи или ее выключении 1д, -+0) оптимальный алгоритм частотной обработки переходит в известный алгоритм согласованной фильтрации в частотной области на фоне белых внутренних шумов. 2. ПРи Увеличении мощности помехи (бгп,„-ь со) «веш>, с ко- торым вычитается помеха, стремится к единице. З.При ЬтТ(2=п>т, где и=1,2,..., то есть при Ла>=2лх~Т, оптимальный алгоритм частотной обработки применять нецелесообразно, так как нуль в АЧХ доплеровского фильтра, настроенного на частоту цели, совпал с частотой помехи. 4. При уменьшении разноса по частоте сигнала цели и помехи «вес» помехи в выражении (6.11) увеличивается. 254 б. Частотные и временные методы обеспечения помехоустойчивости 5. При совпадении частоты ответной помехи с частотой полезного сигнала (Лет= О) оптимальная частотная обработка сводится к согласованной фильтрации.
Это означает, что при отсутствии частотных различий полезного сигнала и помехи, совмещенной с целью, оптимальный алгоритм защиты от помехи (6.11) становится неэффективным. б.2. Эффективность оптимального алгоритма частотной обработки д„... в1пЛеТ/2 (6.12) где,уо — отношение сигнал/шум при отсутствии помехи. Для системы обработки принятой смеси типа «согласованный фильтр», то есть без «нуля» на помеху, отношение сигнал / помеха + шум определяется выражением Чо (в1пЬсоТ/~21 1иоТ/2 ) (6.13) Коэффициент использования энергии полезного сигнала при его обнаружении для систем частотной обработки типа оптимальный и согласованный фильтр определяется выражениями Эффективность оптимального и неоптимального алгоритмов обеспечения помехоустойчивости радиолокационных систем характеризуется величиной отношения сигнал/помеха+шум по мощности.
По аналогии с соответствующим показателем эффективности для пространственной обработки отношение сигнал/помеха «шум при оптимальной частотной обработке смеси полезного сигнала, ответной помехи на ложной доплеровской частоте и белого внутреннего шума определяется выражением б. Частотные и врененные нетоды обеспечения понехоустоичивости Чоф Киоф > Чо (6.14) чоф К„оф — — —. с)о (6.15) Подставляя (6.12), (6.13) в (6.14) и (6.15), получаем выражениядля Кио и Кио ввиде (в(пЬс»Т~21 1+ ту ( Ьот Ту 2 ) 1 Киоф 2' (вт Мех Т~2 ЬатТ,У2 (6.16) (6.17) Анализ выражений (6.16) и (6.17) показывает, что с уменьшением разноса по частоте сигнала от цели и помехи коэффициент использования К„резко уменьшается (К„<с1) .
С увеличением разноса по частоте Лот К„стремится к своему максимальному значению ( К„-+ 1). Преимущество системы обработки в частотной области типа «оптимальный фильтр» перед системой типа «согласованный фильтр» определяется коэффициентом выигрыша К„который определяется так: Кв Кмофу Киоф ~ (6.18) 1+, Из выражения (6.19) следует, что при уменьшении разноса по частоте К, -+1, т,е.
оптимальная система обработки выигрыша не дает, а при Лох, равном половине ширины главного лепестка АЧХ доплеровского фильтра, К, -+ т)„, т.е. принимает максимальное значение. б, Частотные и вреиенные иетоды обеспечения поиехоустойчивосги 6.3, Селекция движущихся целей б.3.1. Общие сведения об устройствах и алгоритмах СДЦ Селекции движусцихся целей (СДЦ) на фоне пассивных помех основана на использовании различий доплеровских частот сигналов, отраженных от движущихся целей и неподвижных объектов (поверхность земли или моря, облака дипольных отражателей, метеообразования и др.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
