2.1.2.Корреляционный обнаружитель сигналовсо случайными параметрами

Параметры отраженного сигнала практически всегда являются случайными. Алгоритм обнаружения таких сигналов (со случайной начальной фазой или случайными начальной фазой и амплитудой) предусматривает получение модульного значения корреляционного интеграла |z| и сравнение его с порогом z₀.

Поскольку , оптимальному правилу соответствует схема корреляционного обнаружителя с двумя каналами (рис. 4).

В качестве опорных колебаний на умножители подаются сдвинутые на 90⁰ колебания высокой частоты x₁(t) и x₂(t). Такие колебания называют квадратурными, поэтому рассматриваемый обнаружитель называется корреляционным обнаружителем с двумя квадратурными каналами.

Н аличие двух каналов позволяет исключить потери за счет случайности начальной фазы, так как |Z| не зависит от фазы. Это видно из рис.5, где величины Z₁, Z₂ представляют корреляционные интегралы каналов.

Формально в этом можно убедиться следующим образом. Представим сигналы квадратурных составляющих x₁(t) и x₂(t) в комплексной форме:

Тогда и не зависит от случайной начальной фазы β. В частности при β=0 z₁=Э, z₂=0 и сигнал выделяется верхним каналом. При β=π/2 z₁=0, z₂=Э и выделять сигнал будет уже нижний канал, а верхний канал не будет участвовать в этом процессе.

Вне зависимости от начальной фазы и того, какой из каналов выделяет сигнал, шумы проходят независимо от сигнала и, будучи независимыми, суммируются по мощности, которая за счет этого возрастает вдвое, ухудшая отношение сигнал/шум. Это является платой за случайность начальной фазы сигнала.

Вместо │z│ в схеме обработки может использоваться и нормированное значение │z_н│.

Таким образом, корреляционный обнаружитель сигналов со случайными параметрами может быть построен по двухканальной схеме.

Требования к опорному сигналу таких обнаружителей аналогичны требованиям к опорному сигналу корреляционных обнаружителей сигналов с полностью известными параметрами.

Корреляционный обнаружитель сигналовс неизвестными параметрами

Реально дальность и скорость обнаруживаемой цели являются неизвестными величинами. Поэтому заранее неизвестны время запаздывания и доплеровский сдвиг частоты полезного сигнала. Возникает естественный вопрос, каким образом осуществлять обработку сигналов в этом случае? Выходом может быть либо организация обзора по неизвестным параметрам (t_з, F_д) в одноканальном корреляторе, либо построение обнаружителя по многоканальной схеме, у которой каждый из каналов имеет свои параметры (t_з, F_д).

В первом случае, например при неизвестном времени запаздывания, необходимо последовательно просмотреть всю дальность, что требует соответствующего времени (рис.6). Схема обнаружителя является следующей

РИС.6.

Во втором случае все дальности просматриваются одновременно, но необходимо N_r каналов (рис.7).

Аналогично следует поступать и в случае неизвестной доплеровской добавки F_д частоты.

Необходимо или последовательно изменить частоту опорного сигнала (рис.8), или иметь набор фильтров, каждый из которых настроен на своё значение F_д (рис.9).

В литературе рассмотренные способы получили название последовательного и одновременного обзора скорости или дальности.

Методы последовательно обзора требуют большего времени для обработки сигналов, поэтому применяют многоканальные корреляционные обнаружители, структурная схема которых приведена на рис. 10:

Каждый канал такого обнаружителя имеет одинаковую структуру, например с квадратурной обработкой. Ожидаемые сигналы x(t_зi, F_дj) отличаются между собой временным сдвигом t_зi и частотой F_дj. Временной сдвиг ожидаемых сигналов в соседних каналах дальности не превышает разрешающей способности РЛС по времени запаздывания δτ.

Соседние каналы скорости имеют отличия несущих частот ожидаемых сигналов, не превышающие разрешающей способности РЛС по частоте Доплера .

Для реализации корреляционного обнаружителя сигналов в диапазоне времени запаздывания t_min÷t_max, соответствующих интервалу дальностей (r_min÷r_max), необходимо N_r каналов:

,

где - разрешающая способность РЛС по дальности.

Каждый канал дальности должен дополняться N_F каналами скорости (частоты Доплера):

,

где - максимальная и минимальная радиальные скорости движения цели;

- разрешающая способность РЛС по скорости.

Общее число каналов обнаружителя равно

Таким образом, обнаружение сигналов с неизвестными параметрами требует, как правило, применения многоканальных корреляционных обнаружителей. Требуемая канальность обнаружителя определяется разрешающей способностью РЛС по дальности и скорости и диапазоном изменения этих параметров целей.