Бакулев (560825), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) устройства однократного ЧПВ имеет внд 172 (7.5) а фазочастотная характеристика <р(гс) = агй ~ К( /ьз) ! = 0 5(я - и Т„) . (7.6) Из рис. 7.11,6 следует, что устройство однократного ЧПВ (АЧХ изображена на рис. 7.12, в сплошной линией) не является оптимальным устройством обеления пассивной помехи, у которого АЧХ где б„„(уо) — спектральная плотность мощности этой помехи. В полосах задержания или режекции (1) имеется проигрыш в подавлении помехи по отношению к обеляющему ГФ, и пассивная помеха, представляющая собой пачку отраженных от неподвижной цели импульсов, не обеляется.
На участках!! (в полосах прозрачности) устройство ЧПВ также проигрывает по сравнению с оптимальным ГФ, так как оно подавляет сигналы полезных целей. Целесообразно использовать устройство с более равномерной АЧХ в полосе прозрачности. Кроме того, из-за периодического повторения на частотной оси полос режекции АЧХ возникает явление так называемых слепых скоросл~ей, когда сигналы, отраженные от движущихся целей, подавляются РГФ так же, как и сигналы от неподвижных объектов, и потому не могут быть обнаружены.
Причина этого явления в том, что при доплеровских сдвигах частоты отраженного от цели сигнала, равных или кратных частоте повторения импульсов, составляющие спектра этого сигнала попадают в полосу режекции АЧХ. В самом деле, нули частотной характеристики РГФ соответствуют условию з1п ~ — "~ = 0 или —" = йг, где !! = О, 1, 2, 3....
, (аТ„1 м„Т„ '( г / Следовательно, ш„= й . = 2я(2К /,1), откуда слепая скорость соответствует перемещению цели за время Тп на целое число полуволн. Для улучшения подавления пассивных помех используются РГФ с алгоритмом многократного вычитания (рис. 7.12). В общем случае на выходе РГФ с алгоритмом и-кратного вычитания образуется остаток вычитания 173 РГФ становится все более Рис.
7.12. Структурные схемы РГФ с алгоритмал|и многократного ноелеловательиого (а) и овраллель- нсРавномсРиой в полосе наго (о) вычитания чпи, а такие их)ьчх (в) прозрачности. Для устране- ния этого недостатка обычно используют устройства многократного вычитания с дополнительными обратными связями или рекурсивные РГФ (рис. 7.13). Выражения для АЧХ приведенных на рис. 7.13 устройств имеют вид огТ„ зги( — ) а) К(го) = 2 гГ-р~ г.) ь' 5)п ( — ") .
з огТв б) К(го)= 1+(3, +((3, +(3,) -2(! +(35)()3, +)35) соа(агТв)+2)3, соз(2гоТ ) где а) и б) относятся к соответствующим схемам на рис, 7.13. Рнс. 7.13. Функциональные схемы рекурсивных РГФ с одно — (а) и двукратным (6) ЧПВ 574 В результате после подавления сигналов неподвижных целей (пассивных помех) на выходе РЛС остаются только сигналы движущихся целей. На рис.7.!4 приведены фотографии изображений экранов индикатора кругового обзора РЛС ЧВД до (и) и после (б) подавления сигналов пассивных помех.
Рас. 7.14. Внд экрана индикатора кругового обвара РЛС УВД с выкл|очсиной (а) и включенной (б) системой ЧПВ Устройства борьбы со слепыми скоростямн. Для уменьшения влияния слепых скоростей на ОДЦ в соответствии с (7.7) изменяют во времени (вобулируют) либо длину волны (несущую частоту), либо частоту (период) повторения. Поскольку при вобуляции несущей частоты требуется одновременно перестраивать ГРЧ (передатчик), входные цепи приемника и гетеродин, то предпочтение отдают вобуляции частоты повторения.
В простейшем случае при вобуляции применяют два фиксированных значения периода повторения (рис. 7.! 5). В нечетных периодах повторения импульс синхронизатора (Синх) запускает передатчик (Прд) без задержки, а сигнал с фазового детектора (ФД) приемного тракта задерживается перед подачей на устройство ЧПВ на ()Т. В четных периодах повторения задержка ЬТ вводится в сигнал запуска передатчика. Поэтому зондирующие импульсы излучаются с двумя периодами повторения Т„, и Т„,, а поступающие на устройство ЧПВ сигналы приводятся к одному периоду повторения Т„, что позволяет использовать обычное устройство ЧПВ, настроенное на Т,. При вобуляции периода повторения амплитуды сигналов от неподвижных целей не изменяются„ и эти сигналы подавляются при вычитании.
При движении цели амплитуды отраженных сигналов изменяются в соответствии с доплеровской частотой, однако, если скорость цели равна слепой скорости при Т„,, то амплитуда выходного сигнала будет отличаться от нуля при Т„,, и наоборот. Качество ОДЦ при вобуляции периода повторения удобно оценивать с помощью скоростной характеристики, под которой понимают зависимость амплитуды сигнала движущейся цели на выходе устройства подавления пассивных помех от рующей скоростной характеристики находится на ча где н и лч — простые целые не разлагаемые на множители числа.
При соотношении частот повторения 3 )/32 скоростная характеристика системы ЧПВ становится более равномерной и перекрывающей больший диапазон скоростей (рис.7. )б). Устройства кадрового вычитании. Обычные РГФ с алгоритмами ЧПВ (ЧПК) не позволяют выделить на фоне пассивных помех сигналы, отраженные от малоскоростных целей и особенно от целей, движуших- зув Рнс. 7.!б. Структурная схема устройства вобуляпии частоты повторения !а), напряжения в характерных точках схемы (о) и скоростная характеристика )в) при соотношении частот повторения 2/3 Рис. 7.)б. Скоростная характеристика РЛС СДЦ при вобуля- пии частоты повторения в соотношении 3!/32 доплеровского смешения частоты или от радиальной скорости цели.
При отсутствии вобуляции скоростная характеристика совпадает с АЧХ устройства подавления. Можно показать, что неравномерность скоростной характеристики (рис. 7.! 5, о) зависит от коэффициента вобуляцин К, =Т„,~Ты, т.е. К,= Т!К,). Первый нуль результистоте /!Р' = лгш = /лг;о, ся в тангенциальном относительно радиолокатора направлении, так как при небольших доплеровских сдвигах частоты спектральные составляющие этих сигналов попадают в области режекции АЧХ РГФ. Основным способом селекции полезного сигнала в рассматриваемом случае является увеличение времени запоминания в устройствах вычитания до значения, при котором заметно проявляется движение цели.
Чаше всего время запоминания выбирают равным периоду сканирования луча антенны (периоду обзора, «скану» или так называемому времени кадра). Соответствующие устройства носят название устройств кадрового вычишаилж Достоинством нх является чувствительность к движению целей со слепыми скоростями, т.е. свойство обнаруживать цели, движущиеся с тангенцнальными скоростями. Однако меньший коэффициент кадровой корреляции по сравнению с междупериодным приводит к уменьшению коэффициента подавления таких устройств. Поэтому кадровые устройства ОДЦ используют как вторую ступень вычитания совместно с одним из устройств ЧПК (ЧПВ), Устройства кадрового вычитания часто называют некогерентными, что не совсем верно, так как здесь тоже используется когерентность, но только видеосигналов (когерентность на огибающей).
7.6. Реализация устройств подавления пассивных помех Техническая реализация устройств подавления пассивных помех определяется используемой элементной базой и может быть либо аналоговой, либо цифровой. В настоящее время используют исключительно цифровую элементную базу и технику реализации устройств подавления пассивных помех.
Если оптимальнгяе фильтры одиночных сигналов или фильтры внугрипериодной обработки часто выполняются как аналоговые устройства в приемном тракте с использованием УЛЗ на ПАВ (см. гл. 2), то осуществить междупериодную обработку на высокой илн промежуточной частоте в приемном канале удается не всегда, нз-за недостаточного быстродействия цифровых микросхем, и они реализуются в виде комплексных цифровых фильтров на видеочастоте. Реализация алгоритмов ЧПВ в устройствах на промежуточной частоте существенно упрощается.
При этом сигналы можно подавать непосредственно с УПЧ приемника и вычитать их на промежуточной частоте, т.е. с точностью до фазы заполнения импульсов. Однако такая реализация алгоритма ЧПВ требует высокой стабильности частоты заполнения и достаточного быстродействия устройств обработки. Несмотря на то, что были разработаны РГФ, работающие на промежуточной частоте, например так называемые векторные компенсаторы или устройства с объединением выходов фильтров, имеющих разные АЧХ, в настоящее время используются исключительно цифровые РГФ (ЦРГФ). Цифровые РГФ подавления помех требуют предварительного преобразования сигналов в цифровую форму с помощью АЦП. В таких устройствах используется двойная дискретизация сигнала: по времени с дискретом Л/,=г„и по уровню с квантом Ли=о, где о — среднеквадратическое значение шумового напряжения.
При этом динамический диапазон с/= л„,„/и„,м = и„„,/а, а требуемое число двоичных разрядов кода гл= 1ойзИ, Следовательно, отношение динамического диапазона сигналов или помех на входе АЦП (в дБ) к числу двоичных разрядов /г м 6 дБ/'разряд 20 1ойм с/ 1ойз И При известном динамическом диапазоне (дБ) число разрядов АЦП т = й//г~ = с//'6 . Быстродействие АЦП определяется затратами времени на преобразование, которые должны бьггь меньше длительности временного дискрета, те. Л/= т„/т. В настоящее время используются АЦП с быстродействием, характеризующимся частотой дискретизации / =1/6/ <100 МГц, например, АЦП АО 6644 фирмы Апа!оя Реч1се (США) имеет/-65 МГц при 14 разрядах кода, динамическом диапазоне 73 дБ и частоте входного сигнала 39 МГц. Если быстродействия АЦП недостаточно для преобразования сигналов промежуточной частоты, то переходят к ЦОДЦ и ЦРГФ в виде комплексных фильтров с двумя квадратурными каналами, в которые включены два АЦП.
После подавления помех испояьзуется оптимальная междупериодная обработка сигнала на фоне белого шума. Обычно в системах ЦОДЦ для этого применяют когерентное либо некогерентное накопление модулей или квадратов остатков вычитания. При когерентном накоплении вводится поправка в фазу сигнала для компенсации движения цели. В самом деле, если известна (измерена) доплеровская частота сигнала цели, то набег фазы за период повторения р =Я,Т„. Пусть принимаемый сигнал в и-м периоде повторения и„= (/с ехр( у(пу+ у~„) ~, где в = 0,1,2,...; р„— начальная фаза.
Набег фазы нужно компенсировать с помощью сигнала Ба, чтобы (7, = Явив, т.е. Яа = (г', / и„, поэтому яя = ехр[-у(прг+(г )] = ((! сов ну — (!и ян нрг)— - г((7м в!п игу+ Ио, соз гагг), где 0 =сов!ро; (7„=в(наго. Таким образом, в двух квадратуриых каналах в н-и периоде повторения по известному значению гр формируются поправки, обеспечи- вающие когереитиость накопления. При когереитиом накоплении остатков вычитания в ЦОДЦ (см. рис. 7.17) помехи в квадратуриых каиалах подавляются ЦРГФ, содержащим общие для квадратуриых каналов запоминающее (ЗУ) и арифметическое (АУ) устройства в каждом канале.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
