Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В общем случае радиолокационные системы могут быть когерентными и некогерентными, Преимуществом когерентных систем является их способность максимально использовать энергию принятого сигнала для его обнаружения. При этом обеспечивается наиболее полное объединение всех составляющих принятого отраженного сигнала. Обработка когерентных импульсных последовательностей выполняется обычно путем накопления энергии сигналов по высокой частоте с помощью различных устройств, например гребенчатых фильтров, узкополосных фильтровых систем. Некогерентные радиолокационные системы отличаются использованием различных методов некогерентного (последетекторного) накопления для увеличения энергии отраженного сигнала.
Последетекторные накопители некогерентных импульсных сигналов в современных радиолокационных системах реализуются в виде дискретных 1цифровых) устройств и алгоритмов. Эффективность накопления сигнала при воздействии помех характеризуется отношением сигнал/помеха по мощности на выходе накопителя. При когерентном накоплении импульсного сигнала (гхг импульсов) отношение сигнал/помеха увеличивается в лг раз, если помеха некоррелированная. В случае коррелированной помехи выигрыш за счет накопления становится < лг . 293 7. Анппитудные, комбинированные и другие методы обеспечения понехоустойчивости... Дпя непрерывного сигнала накопление в течение времени Т„, как метод защиты от шумовой помехи, дает выигрыш в отношении сигнал/помеха в Т„~г„раз.
Это число показывает, какое количество некоррелированных значений помехи имеется на интервале Т„. Интервал корреляции помехи г„определяется выра- жение м (7.14) где о„— дисперсия помехи; л„(г) — корреляционная функция помехи. Увеличение отношения сигнал/помеха при накоплении достигается за счет увеличения времени принятия решения об обнаружении сигнала от цели. Длительность когерентной и некогерентной обработки сигнала Обработка сигналов, отраженных от воздушных или наземных целей, на фоне внутренних шумов приемника заключается в согласованной фильтрации и при неизвестных задержке и доплеровской частоте обеспечивается многоканальной системой по этим координатам.
Цифровая обработка отраженных сигналов включает алгоритм быстрого Фурье-преобразования в каждом элементе дальности. В реальных условиях работы РЛС отраженный сигнал флуктуирует быстро или медленно по амплитуде н фазе, спектр полезного сигнала может изменяться за счет маневра цели, имеют место нестабильности зондирующего сигнала и т.п.
В этих ситуациях возникает задача распределения длительности когерентного накопления и количества некогерентных накоплений на общем интервале наблюдения Т, особенно при больших его значениях. Рассмотрим эффективность двух алгоритмов обработки сигнала: 1) когерентное накопление сигнала на всем интервале Т; 2) деление интервала Т на и подынтервалов по Т~/п, внутри которых производится когерентное накопление, а результнрую- 294 7. Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения поиехоустОйчиеост... щие отсчеты спектра объединяются некогерентно (квадраты модулей спектральных отсчетов складываются и раз). Заметим, что максимальное значение и равно числу накапливаемых импульсов в интервале Т.
При этом для независимых флуктуаций сигнала от импульса к импульсу (быстрые флуктуации) имеет место обработка некогерентного сигнала Проведем сравнительный анализ этих двух методов обработки при Т = 100 мс и л = 5. На рис. 7.11 приведены характеристики обнаружения при согласованном (по задержке и доплеровской частоте) приеме сигнала с неизвестной медленно (дружно) флуктуирующей амплитудой, распределенной по Рэлею с параметром сгх и фазой, распределенной равномерно как функция отношения д = ггА 727 за 20 мс.
Такое представление обусловлено г неопределенностью понятия сигнал/шум после некогерентного накопления. При когерентном накоплении 100 мс отношение д увеличивается на 7 дБ относительно указанного на оси абсцисс. Линии на рис. 7.11 соответствуют: кривая 1 — когерентное накопление 100 мс без взвешивания, медленные флуктуации сигнала, Р = 10 '; по 0,9 0,8 0,7 о,б 0,5 0,4 0,3 5 7 9 11 13 5 7 19 Сбп в пачке 20 мс, дБ Рисунок 7,11 Характеристики обнаружения различных процедур накопления: 1 - когерентно 100 нс; 2 - некогерентно бх20 мс + Хани; 3 - когерентно 100 мс+Ханн; 4 - некогерентно бх20 мс + Хани, Р„ = 5 10'; 5 - некогерентно бх20 нс + Хани, Р = 5 10', быстро флуктуирующий 295 7.
Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения поиехоустойчивости... кривая 2 — когерентное накопление 100 мс с взвешиванием по Ханну Н1г, Т) = 0 5+ 0 5 сов 2тг~ — ' — 0 5А, Р = 10 кривая 3 — пять некогерентно объединенных 20-ти мс когерентно накопленных подынтервалов, каждый из которых взвешен по Ханну, медленные флуктуации сигнала, Р„= 10 ', кривая4 — тоже,чтоипредыдущая,ноР = 5 10', кривая 5 — то же, что и предыдущая, но для быстро (от подынтервала к подынтервалу) флуктуирующего сигнала. Анализ штриховой и пунктирной зависимостей показывает, что потери на 5-кратное некогерентное накопление при применении весовой функции Ханна и при Р,„= 0,5 составляют 1,5 дБ, при Рмо= 0,9 составляют 1,3 дБ.
Если учесть„что при использовании 5-кратного некогерентного накопления в 5 раз сокращается число каналов по частоте (доплеровских фильтров) в зоне возможных доплеровских частот цели. Это значит, что для достижения той же самой вероятности ложной тревоги, что и при когерентном накоплении всего сигнала 100 мс, необходимо увеличить в 5 раз вероятность ложной тревоги при 5-кратном некогерентном накоплении. Снижение порога обнаружения (с целью повышения вероятности ложной тревоги) приводит к некоторому росту Р, что показывает штрихпунктирная кривая, построенная при тех же условиях, что и пунктирная, ноР = 5 10 '. Таким образом, сравнение двух методов обработки сигнала, отраженного от неманеврирующей цели в равных условиях показывает„что потери при 5-кратном некогерентном накоплении для Р = 0,5 составляют 1,5 дБ (9охб дальности обнаружения), в при Р„, = 0,9...1 дБ (б;4 дальности обнаружения). При обнаружении быстро флуктуирующего сигнала (сплошная утолщенная кривая на рис.
7.11) наблюдается высокая Р (близкая к Р„, сигнала с известной амплитудой). Такой отраженный сигнал может быть получен, если обеспечить различную несущую частоту зондирующего сигнала в каждом из 5 некогерентно накапливаемых подынтервалов. Различие в частотах должно 296 7.
Днплигудные, конбинироввнные и другие иепуды обеспечения поиекоустойчивопи... с составлять не менее ф' = —, где Х вЂ” размер цели по дальности, 21, определяется выражением ~палл 1Т а) Т т~г ~ Н12,Т)Аехр~) р512))ехр( — )и, у) — Т~г ]' Т22 ( ~05+0 5 (2 ( ' — 05))]5 Р(5 — а') -Т22 При отсутствии весовой функции: Х'1Т,а) г 1 ]Т Т22 ~ Аехр1) рр(у)) ехр~ — 1агфу~ -ттг г Т22 = - ( °,(, .л)] -Т52 297 с — скорость света. Так, для целей типа истребитель с размером 15 м перестройка несущей частоты должна составлять менее 10 МГц, что легко реализуется сменой литеров.
Выигрыш при Р = 0,9 составляет около 5 дБ относительно когерентного обнаружителя. Подчеркнем, что зтот метод принципиально не может быть применен в первом 1когерентном) обнаружителе. Рассмотрим влияние ускорения сближения с целью на характеристики первого и второго обнаружителей. Как и ранее, будем считать, что время задержки и центральная доплеровская частота совпадают со стробом дальности и частотой настройки доплеровского фильтра соответственно.
Наличие неизвестного ускорения сближения приводит к расширению спектра сигнала и, возможно, выходу мгновенной частоты отраженного сигнала из фильтра обнаружения. При использовании весовой функции Ханна мощность сигнала с амплитудой А на выходе согласованного доплеРовского фильтРа не зависит от начальной фазы Рро и 7. Аиплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения понехоустойчивости... Нормированные к максимуму графики этих зависимостей для Т=100мс и Т=20мс от ускорения сближения представлены на рис.
7.12. На рис. 7.13 при взвешивании сигнала функцией Хана и без взвешивания для Т =100мс (и = 1) и Т= 20мс (и = 5) построены зависимости падения дальности обнаружения цели от ускорения сближения. маг О -10 -!5 20 40 60 80 Рисунок 7.12 Графики зависимости амплитуды выходного сигнала от ускорения цели: 1- Т = 20 ис, Ханн; 2 - Т = 20 мс; 3 - Т = 100 мс, Хани; 4 - Т = 100 мс д„ь 1 0,9 0,8 0,7 О,б *0 2 4 б 8 0,5 Рисунок 7.13 Уменьшение дальности обнаружения при различных значениях количества некогерентных накоплений и = 1 и б: 1- Т = 20 мс, Хенн; 2- Т = 100 мс, Хани; 3- Т = 100 ис 298 7. Аиплитудные, коибинированные и другие иетоды обеспечения поиехоустойчивости... Анализ этих графиков показывает, что в диапазоне ускорений ~18 потери в первом (когерентном) обнаружителе с весовым окном Хана не превышают 2 дБ, что соответствует дальности обнаружения маневрирующей цели 0,88 от дальности обнаружения неманеврирующей. Учитывая потери на некогерентное накопление во втором обнаружителе 1 дБ (рис, 7.11), можно считать, что в этом диапазоне ускорений сближения оба обнаружителя практически эквивалентны.
При ускорениях сближения более ~18 первый (когерентный) обнаружитель значительно проигрывает второму. Так, при ускорении сближения ~2д дальность обнаружения падает на 1/4. 7.4. Защита приеиника и систеиы обработки сигналов от перегрузки Методы защиты приемника и системы обработки сигналов от перегрузки при действии мощных помех могут быть условно разделены на две группы. Группа 1. Методы предотвращения перегрузки, основанные на применении устройств с нелинейными амплитудными характеристиками. К ним относятся различного типа логарифмические усилители (усилители с логарифмической амплитудной характеристикой) и системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Группа 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
