Бакулев (560825), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Необходимо обеспечить К =150 при использовании однократной ЧПВ. Найдите необходимое значение К„. 7.27. Что характеризует коэффициент подпомсховой видимости К,ж? 7.28. От чего зависит наблюдаемость <?, движущейся пели? 7.29. Каковы факторы, определяющие качество работы устройств ОДЦ? 7.30. Напишите соотношения, позволяющие рассчитать требуемые стабильности параметров узлов для псевдокогерентных и истинно когерентных РЛС при т„=1мкс, Т„=!мс, Юм„х = 500км и К = 20дБ. Глава 8. Борьба с активными помехами Активные помехи, принятые антеннами РЛС, смешиваются на входе приемника с полезным сигналом и шумом, образуя входную реализацию.
Основные особенности взаимодействий активных помех и полезных сигналов — полное или частичное их совпадение во времени, перекрытие по частоте и различие в направлениях прихода радиоволн. При совместной обработке полезных сигналов и помех необходимо учитывать, что и сигнал, и помеха представляют собой электромагнитные поля (волны). Следовательно, эти сигналы являются одновременно функцией времени, частоты, начальных фаз и амплитуд, а также направлений прихода сигналов (углов в пространстве) и параметров поляризации волны, т.е. являются пространственно-временными сигналами.
После приема сигналов и помех антенной число параметров сокращается, поскольку параметры поляризации и направления прихода волн преобразуются в параметры электрического сигнала, снимаемого с антенны: амплитуду, разность фаз и т.п. Для выяснения потенциальных возможностей обработки пространственно-временных сигналов на фоне помех с учетом оптимального построения как антенной системы, так и устройства обработки в приемнике рассмотрим основные характеристики такой обработки.
8.'). Прием и обработка пространственно- временных сигналов Пусть в пространстве элементы антенны располагаются в точ- кахА, В иС, образуя на осях Х и У базы Б,„и Б„г (рис, ЗА). При значительном расстоянии до цели, расположенной в точке М, получаем б > Бц„г, > Б, и «, > БАя, г4 > Бж . ПоэтомУ тРаектоРии Радиоволн, падающих в точки А, В и С, можно считать параллельными, те. АМ~~БМ~~СМ. Следовательно, разности хода траекторий радиоволн в плоскостях ХОх и УОУ х = й - г, = Б„я я|п а = Бяв соя В„= БА„С„, у=г — й = Б„, з)п~)= БксоэВ = Б, С,, где С„ и Ся — направляющие косинусы, характеризующие пространст- венное положение цели.
191 Если считать, что антенна согласована по поляризации с электромагнитным полем, то поле падающих радиоволн описывается скалярной функцией. Принимаемый сигнал в частотно-временной области характеризуется временной функцией и(Г) и спектральной функцией (спектром) Я(1'), которые связаны парой преобразований Фурье; и(!)= ~5(/)ехр(/2лгт)с(/, о(/) = ~ и(() ехр(-/2лЯс(г, где мгновенная фаза сигнала и частота определены соотношениями ср(Г)= ~оз(Г)й И Х=(2к) 'йр(Г)/е((. Диаграмма направленности антенны 0„.(С) и распределение поля в раскрыве антенны Яя(д) также описываются парой преобразований Фурье: Яя(0) = ) С,(С) ехр(-/2кОС) с(С, и представляют собой функции направляющих косинусов С„, С, или С и относительных координат элемента раскрыва антенны (так называемых пространственных, частот) О„= х/Л, 0„= у/Л нли О = г/Л . Мгновенные пространственные часто- ! та н фаза О = — стзр(С)/ят( 2я и ср(С) = 2к ~ 0(С)с(С. Рос.
ВЛ. Геомезрнчссхне особснностн взанмното расооломаная антенн (я. В и сз и пели (зл. аояснянзнлзс воз- Еезразмерная фунннюмвснне разностн хола снпилов кция Яя(О) является спектром пространственных частот, по которому можно восстановить ДНА и найти угловые координаты пели. Эта функция показывает, как взаимодействует падающая электромагнитная волна с антенной в каждой ее точке, и используется для нахождения амплитуды и фазы пространственно-временного сигнала, а также шума, принимаемого вместе с сигналом.
Полученные таким образом сведения о сигнале и шуме позволяют синтезировать оптимальные или близкие к оптимальным устройства приема н обработки пространственна-временных сигналов на фоне действующей на антенну помехи. Описание принимаемого сигнала. Воздействие сигнала в виде электромагнитной волны на апертуру антенны (рис. 8.2) можно рассмотреть, ограничившись классом симметричных относительно своих максимумов функций )би(С„Ст)), )Яе(0„0 )), )и(г)! и)8())!. Такую электромагнитную волну можно представить дельта функцией направления на ее источник Б(С;,Сг) .
Следовательно, пространственный спектр волны равномерен, а напряженность поля в плоскости фронта волны постоянна. Ограниченный по пространству раскрыв антенны перехватывает часть фронта волны, пропорциональную 5, (Оги 0 „), и для определения направления па источник, т.е. С„и Ст, необходимо выполнить обратное преобразование Фурье спектра пространственных частот и получить функцию йа(С,,Ст) . Из-за ограниченности апертуры антенны диаграмма направ- пенности б;(Ск,С,) имеет конечную угловую ширину и отличается от дельта-функции 8(С„Сг), но по положению ДНА в пространстве можно определить направление на источник радиоволн. Координаты точки раскрыва Х можно задать как г = г ехр(/тр) илн как х = г зшат и у = г созф, причем х ьуз = г~.
Пространственно-временной Рнс. 3.2. Функниа расорсдслсниа ноля а раскрывс ви- н(Г г) ° форми таины и осиовныс векторы, характсризующис направруемый в точке ту эле ление ирикоаа волны ментов антенны из действующего на него электрического поляе(дг), можно представить в виде н(бг) =и(бх у) = Я;(г)е(г,г) = от (х,у)е(дх у), 193 где и и е имеют размерность напряженности электрического поля, причем и(бг) = и(бх,у) = Ке(и(дх,у)), где и(бх,у) — аналитический сигнал. Функция 5я(г) = Як(г) ехр(Л(г)) связывает амплитуду напряженности поля падающей волны и сигнала на выходе элемента антенны, а у(г) означает сдвиг начальной фазы.
При активной радиолокации излучается сигнал е(г) = Ке(е(г)) = = Ке(е„,(г)ехр(/гввг), где г отсчитывается от момента излучения сигнала. После отражения от точечной цели, находящейся в точке М на расстоянии К от центра апертуры (точка О ), в точке М антенны будет действовать поле отраженного сигнала напряженностью К Д(г)) Г/ Д Д( )') . $ с,(бх,у) = Ке(е(б й,г)) = Ке Ке г ††)ехр ~ г — — 1 + пр с. с ! ~~ с с ~ где учтено время прохождения сигнала до цели л/с и от цели до точки 1У, равное Я(г)/с, а также сдвиг фазы сигнала прн отражении ~р„ Коэффициент пропорциональности К учитывает изменение амплитуды сигнала при отражении и распространении. При пассивной радиолокации за начало отсчета времени удобно принять момент прихода сигнала в геометрический центр антенны с координатами г = х = у = 0. Тогда напряженность поля сигнала в точке У еи(бд,г)=Кеехр Ке„, г- ехр /е„г — .
(8.2) Учтем, что на плоскую антенну действуют только нормальная к раскрыву составляющая электрического поля, пропорциональная направляющему косинусу С,. Так как С„+С„+С, =1, то С, =(1-С„-С ] .Тогда комплексная огибающая напряженности поля сигнала на элементе апертуры с координатами х и у или г (8.2а) или (8.2б) где ń— постоянный размерный множитель, обьеднняющий все константы. 194 Свойства принимаемого антенной шума. Шум, действующий на раскрыв антенны, складывается из внешнего и внутреннего шумов.
Внешний шум Мх (х,у,о) создается случайным электромагнитным полем, формируемым волнами, которые приходят от источников шума, находящихся в различных точках пространства, т.е. с разных направлений. Снимаемое с элементов апертуры антенны напряжение внешнего шума записываем в виде ло (»,У,П=5о(х,у)Фо (»,У,О. Внутренний шум, отнесенный к элементам апертуры антенны с эффективной площадью 5„ло (х,уд) = Мя (О5, ' не зависит от координат элемента раскрыва. Следовательно, шум на входе системы обработки определяется соотношением Мк(»,У,П= Мх (О5,,'+ Во (х,у,о)5»(х,у), а его спектральная плотность г Д(о(» У) = Ао,, + )Уо,„,.„(5о(х У)( Во всех дальнейших выкладках считаем, что внешний шум имеет равномерную спектральную плотность во всем диапазоне пространственных и временных частот, меньшую, чем у внутреннего шума системы, также равномерно распределенного по раскрыву антенны, т.е.
Мх < Мх и Мх(х,у,г) = Фх . При таких предположениях входную реализацию записывают в виде у(х,уд) =и(»,УД+ Лл(1), т е. она является функцией параметров волны. Особенности обработки пространетвенно-временньш сигналов. Обычно алгоритм оптимальной обработки пространственно-временных сигналов разделяют на пространственный и временной алгоритмы, выполняемые соответственно пространственным и временным фильтрами.
Вначале производится оптимальная обработка сигнала в пространстве с помощью пространственного фильтра, осуществляемого соответствующим построением и настройкой антенной системы, а затем сигнал подвергается оптимальной обработке во временной области. Полученное распределение поля на апертуре антенны 5»(х,у) описывается спектром пространственных частот 0„ и 0 . Для определения направления на точку М (см. рис. 8.2) нужно восстановить ДНА и бо(0„0 ) по этому распределению поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
