Бакулев (560825), страница 31
Текст из файла (страница 31)
После ввода компенсирующих поправок блоком БВП сиг- палы интегрируются цифровым полосовым гребенчатым фильтром (ЦПГФ), реализованным иа процессоре и ДЕР аЩ Рнс. 7.!7. Струкгурнав схема цифрового ОДЦ с когерентным индля двух квадра- тсгрированием осхатков вычитания туриых каналов и АУ для каждого капала. Квадрирующие устройства обеспечивают иа выходе сумматора квадрат амплитуды сигнала движущейся цели, а цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует цифровой код сигнала в импульс цели, который затем направляется иа обиаружитель и индикатор. Из-за сложности ввода компенсирующих поправок, особенно при одновременной обработке сигналов нескольких целей, необходимо перейти к многоканальным системам подавления помех.
Структуру ЦОДЦ можно упростить, перейдя к иекогереитиому накоплению. В этом случае БВП, показанный иа рис. 7.! 7, ие требуется, и ЦПГФ подключается после объединения квадратуриых каналов. Фильтровые устройства подавлеиии помех. Реализация фильтровых устройств возможна иа цифровых фильтрах с быстрым преобразованием Фурье (БПФ) или иа микропроцессорах. Типовое фильтровое устройство ОДЦ (рис.
7.18) миогокаиальио по дальности (иг каналов) и 179 скорости (и каналов). Каналы дальности реализуются либо с помощью селекторов дальности в УПЧ, либо с помощью коммутации ячеек ОЗУ. Каналы скорости образуютРис. уца. Струи~урвав схема иифрового фильтрового устройства Одц ся цифровыми фильтрами с помощью БПФ. Селекторы дальности (СД) обеспечивают поступление в каждый из ги каналов сигналов только с одного элемента разрешения по дальности. Гребенка фильтров ФР..Фв предназначена для селекции по скорости в пределах диапазона частот от Т, до у;и+ Г„/2 .
В цифровом фильтровом устройстве ОДЦ с подавлением помех информация в ЦРГФ (рис. 7.!8) записывается в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а затем фильтруется на основе п-точечного, алгоритма БПФ. Качество работы устройства ОДЦ ограничивают априорная неизвестность и изменчивость статистических свойств пассивной помехи. Вследствие этого возникает необходимость в самонастраивающихся, или адаптивных системах ОДЦ. Наиболее часто приходится считаться с изменением средней частоты спектра и формой спектра пассивной помехи.
Устройства компенсации движения пассивной помехи. При движении радиолокатора относительно создающих пассивную помеху неподвижных объектов (например, при полете носителя радиолокатора и отражении сигналов от земной поверхности) составляющие спектра помехи сдвигаются на частоту Доплера и могут попасть в области прозрачности АЧХ устройства ЧПВ (ЧПК). В этом случае может сработать ОДЦ и возникнет ложная тревога. Для компенсации доплеровского сдвига частоты пассивной помехи ("остановки помехи") вводят поправку в частоту сигнала когерентного гетеродина.
При автоматическом вводе поправки (рис. 7Н9) устройство ЧПК, работающее на промежуточной частоте, формирует сигнал, пропорциональный О Т„, где ьв,„— доплеровский сдвиг частоты пассивной помехи. Для оценки й необходимо усреднить по ансамблю значения сигналов, отраженных от одного и того же элемента разрешения по дальности.
Однако в этом случае процесс оценивания, а следовательно, и адаптации затягивается на большое (не менее ! 0) число периодов по- Зав вторения. Считая помеху однородной и эргодичной по пространству, усреднение по времени заменяют усреднением по ансамблю множества со- седних элементов разрешения. Сигналы с фазового детектора вводят в линию задержки (ЛЗ), число отводов которой должно обеспечивать достаточность статистики помехи Рпс. тдз. Структурная схема устройства автоматнческого ввода чамотпой поправки а сигнал коган лежит в пределах 8 — б4 рентного гечероднпа Сигналы с отводов ЛЗ, задержка которых отличается на интервал времеии т„, соответствующий элементу разрешения по дальности, усредняются, и по полученной оценке с помощью схемы управления (СУ) формируется сигнал 0„„,, управляющий частотой пе- рестраиваемого гетеродина.
Устройство ОДЦ с корреляционными обратными связями. Это устройство (рис. 7.20) выполняет череспериодное вычитание с весовыми коэффициентами, пропорциональными коэффициенту междупериодной корреляции помехи р„„(Т,), Выходной сигнал Ьи используется для формирования весового коэффициента И'„с Так как и,(г), из(г) и ои(!) — комплексные величины, а при перемножении и, на гг'. необходимо подучить вещественную величину, И'„, должен быть пропорционален величине, комплексно сопряженной с н,. Входной сигнал и,(г) умножается на В' и вычитается из задержанного сигнала и, . Составляя уравнения функционирования схемы и считая и,(Г) пассивной помехой, получаем ьи(г) = и,(г)- й'„н,(г), И' = Яди(г)и,(г)), где )3 — коэффициент усиления разомкнутой петли обратной связи.
Отсюда 1~)'гд(г)иЮ] ))Рвв(тп) (+))(и,(г)!' 1+В(и„„)а ' а при (!>! И' = р„„(,Т„), поэтому став ='(сьи(!)! =(и(! -Т )- угзз(г)) = се~ -2рм(р р ~) + р~осг~ = о з(! — р~я) . с * ", Г[1-~:.(т,я """ " *" """ "Р релирована У(г — Т„) = У(!), остаток помехи стремится к нулю *оо с~~-я' (та о... о я„. Основным достоинством рассмотренной схемы с корреляционной обратной связью (КОС) является самонастройка на характеристики помехи или адаптация системы к ним, в результате чего система отслеживает изменения ширины спектра (корреляционной функции) помехи. Для самонастройки на скорость движения помехи или, точнее, на доплеровский набег фазы йяТп за период повторения необходимо перейти к схеме с двумя квадратурными каналами, каждый из которых построен по схеме, показанной на рис.
7.20. К числу недосрнс. тдж структурная схема устройства 0Л!1 с татков схемы с КОС отнокорреяяннонной обратной связью сится значительное время (несколько периодов повторения), необходимое для выработки установившегося значения междупериодной корреляционной функции пассивной помехи. Поэтому первые периоды повторения занимает процесс установления, и компенсация помехи оказывается недостаточной, что приводит к явлению неподавленной "кромки помехи". Особенности устройств ОДЦ при работе радиолокатора в импульсном режиме.
Основным фактором, влияющим на построение устройств ОДЦ при импульсном характере сигнала, является скважность зондирующего сигнала. При высокой скважности (Т„!т„>!00) предпочтение отдают подавителям пассивных помех на базе устройств ЧПВ, а при малой скважности (Т„ I т„<10) — как правило, фильтровым устройствам подавления пассивных помех. В импульсных системах с малой скважностью выбор частоты повторения зондирующих импульсов связан с широкополосностью отраженных от подстилающей поверхности пассивных помех. 162 Пусть летящий над земной поверхностью ЛА оборудован радиолокатором, ДНА которого состоит из главного лепестка и множества боковых (рис.
7.21, а). Цель находится в главном лепестке ДНА, а отраженные от земной поверхности сигналы принимаются всеми ее лепесткамн. Для расчета спектра отраженных сигналов можно использовать простейшую аппроксимацию реальной ДНА главным лепестком и сплошной сферой боковых лепестков. Компоненты спектра отражения при излучении импульсного сигнала малой скважности и аппроксимированной ДНА состоят нз пьедестала, обязанного отражениям по сфере боковых лепестков, и гребня, обязанного главному лепестку.
Протяженность спектра (от — Р'„м„„з до Рми„„) оп- ределяется скоростью перемещения антенны относительно подстилающей поверхности. Поэтому при размещении радиолокатора на автотранспорте и морском транспорте спектр пьедестала помех получается узким, в то время как при размещении радиолокатора на самолетах и вертолетах спектр помех расширяется. При поиске целей в передней полусфере на встречных курсах, доплеровская частота сигнала цели больше доплеровской частоты сигналов, отраженных от Земли. Тогда для обнаружения сигнала в "окне", свободном от помех, обусловленных земной поверхностью, нужно выполнить условия: Л+Адпппз с за+ Рп Рдзззззз .7а+ Рдпмьз лаев+ Рдзв з Второе условие не зависит от параметров радиолокатора, а первое дает соотношение для выбора частоты повторения: Г:::::::1 ~п ~ ~дпп~аз + ~дзмзз ' При небольшой скорости относительного движения радиолокатора и цели получаются низкие значения г„, обеспечивающие однозначность измерения дальности.
Такие системы называются системами малой скважности с низкой частотой Рнс. 7.21. Реальная ДНА борсового радиолокатора (а), се алироксимаиия (б) н сиексры принимаемых снпза- лов (в) повторения (НЧП). При скоростных целях и быстром движении радиолокатора получаются высокие (до сотен килогерц) частоты повторения, позволяющие однозначно измерять скорости, но не обеспечивающие однозначного измерения дальности.
Такие системы называются системами малой скважности с высокой частотой повторения (ВЧП), квази- непрерывными или импульсно-доплеровскими. Промежуточное место занимают импульсные системы со средней частотой повторения (СЧП). 7.6. Критерии качества подавпения пассивных помех в устройствах ОДЦ Для оценки качества подавления помех в устройствах ОДЦ наиболее часто используют такие критерии, как коэффициент подавления, коэффициент улучшения отношения сигнала и помехи, коэффициент подпомеховой видимости и наблюдаемость сигнала движущейся цели. Коэффициент подааввлил ланях — простейший критерий, определяемый как отношение мощности помех на входе (Р,„) к мощности остатков помех на выходе устройства подавления ( Р„„): Кл пхв~ ~~пивых Например, для устройства однократного ЧПВ (см.
рис. 7.11, а), считая пассивную помеху стационарным коррелированным случайным процессом, имеем Р„„,„=(ц(г)] =(и (г)] =(я,(г-Т„)] =ст~„; Р„„„= (Ли'(1)] = (и,(1) — и,(г- Т )] = 2о.„-„— 2[и,(г)и,(г- Т )] = = 2(о „„— 11„„(Т„)]. Следовательно, коэффициент подавления К„=0,5(1-р (Т)] ', и подавление определяется лишь коррелированностью или широкополосностью пассивной помехи. Например, при р„„-+О К„-+0,5, а при р„„-+1 К„-+ с . Аналогично для двукратного ЧПВ можно получить Кгв = 0,5(5-4р„„(Т„)+ р„„(2Т„)] '. Коэффициент подавления в ЦОДЦ зависит от динамического диапазона Н и кванта Ьи, с точностью до которого можно вычислять напряжение помехи.
Дисперсия квантованного шума равна Ли'/!2 и она удваивается при вычитании сигналов. Поэтому помеха на выходе ЦОДЦ имеет мощность Р„.,„„= Ли 1б. При числе уровней квантования эl '" '" = н„н,„ /о = ог и мощности помехи на входе гьи Р =и„„п „/2=(гИи)'/2. Следовательно, коэффициент подавления (оггзи)'!2 ли ггб к„= (о(8(згг' ) = зо(8з, К„= ! О (8(Згг'~) = ! О (8 3+ 20 !8 г( = 4, 8+ бгп . Однако коэффициент подавления не учитывает влияния устройства подавления на полезный сигнал. Коэффициент улучшения отношения сггггголо и помехи учитывает ослабление или усиление полезного сигнала в устройстве подавления: где ц, = Р, (Р, — отнощение мощностей сигналов на выходе и входе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
