Основные характеристики фильтровых и корреляционно-фильтровых систем сдц

Рассмотрим основные характеристики систем. Среднее значение коэффициента передачи полезного сигнала в фильтровых и корреляционно-фильтровых системах СДЦ близко к единице. Поэтому эффективность таких систем однозначно определяется коэффициентом подавления ПП.

Так как решение об обнаружении цели на заданной дальности принимается по выходному сигналу одного из М скоростных каналов (остальные каналы отключены схемой отбора по максимуму), то целесообразно говорить о коэффициенте подавления ПП применительно к одному скоростному каналу. Эффективность же системы СДЦ в целом может быть оценена совокупностью из М таких коэффициентов.

Коэффициент подавления ПП. Применительно к корреляционно-фильтровым системам коэффициент подавления ПП можно определить как

, (1)

где Р_{ПП вх РФ}, Р_{ПП вых РФ} - мощности ПП соответственно на входе и выходе режекторного фильтра.

Выразим мощность пассивной помехи на выходе и входе РФ через параметры этого фильтра и параметры ПП.

Энергетический спектр ПП на входе РФ можно представить в виде

N_ПП(f) = N_ПП(f_о)^.exp [-(f-f_о)²/2G²_F]. (2)

Мощность ПП на выходе режекторного фильтра равна

, (3)

где |K_РФ(f)| - АЧХ режекторного фильтра.

При прямоугольной аппроксимации области непрозрачности АЧХ РФ

где П_р - полоса непрозрачности (режекции) характеристики фильтра.

Поэтому с учетом формулы (2), имеем

Произведя замену переменной интегрирования, получим

, (4)

где - интеграл вероятности.

При записи формулы (4) учтено, что при больших значениях аргумента интеграл вероятности равен единице. Первое слагаемое в формуле (4) представляет собой мощность ПП на входе режекторного фильтра. После подстановки соответствующих значений в исходное соотношение для К_пп получим

. (5)

Соотношение (5) можно использовать для расчета К_пп, реализуемого в фильтровых или корреляционно-фильтровых системах СДЦ.

Таблица 1.

Пр/2GF	0	1	2	3	3,5	4	4,5	5
Кпп,дБ	0	5	3,5	7,5	33,5	42,2	51	61,2

Зависимость численного значения К_пп от отношения П_р/2G_F показана в табл.1.

Коэффициент передачи полезного сигнала. Согласно определения, среднее значение коэффициента передачи сигнала при включенной аппаратуре защиты от ПП в общем случае определяется соотношением, в котором усреднение производится по всем возможным значениям радиальных скоростей перемещения целей

где P(V_r) - плотность распределения вероятностей радиальных скоростей перемещения целей.

Методика вычисления К_ср(V_r) аналогична методике вычисления коэффициента подавления ПП. Поэтому приведем только окончательный результат расчета:

, (6)

где F_пульс - частота пульсаций полезного сигнала, определяемая как

F_пульс = |F_Д - k^.F_П|= |2^.V_r/λ- k^.F_П| ≤F_П/2 ,

П_с ≈ 1/М^.Т_п - ширина гребня в спектре отражений от цели пачки импульсов.

При равновероятном распределении радиальных скоростей целей среднее значение коэффициента передачи сигнала, определяемое соотношением (6), равно

. (7)

Из анализа соотношений (5) и (7) следует, что реализуемое значение К_пп в фильтровых (корреляционно-фильтровых) системах СДЦ не зависит от частоты повторения F_П и определяется только лишь относительной полосой режекции ПП в режекторном фильтре. Однако увеличение П_р наряду с увеличением К_пп приводит к уменьшению среднего значения нормированного коэффициента передачи сигнала и снижению вероятности обнаружения цели. Так, при равновероятном значении радиальной скорости движения цели и условии П_c << П_р вероятность обнаружения Р_обн цели в РЛС с корреляционно-фильтровой системой СДЦ равна

Р_обн ≈ Р_{обн(Кср=1)}[1 - П_р/F_П] , (8)

где Р_{обн(Кср=1)} - вероятность обнаружения цели, летящей с оптимальной скоростью, при условии отсутствия ПП.

Таким образом, для более полного использования преимуществ корреляционно-фильтровых систем СДЦ необходимо увеличивать частоту повторения. Но при этом увеличивается число доплеровских фильтров и может возникнуть необходимость устранения неоднозначности измерения дальности до целей.

Коэффициент подавления сигналов ПП в i-ом скоростном канале (доплеровском фильтре) можно определить как

, (9)

где Р_{ПП вх} - мощность сигналов ПП на входе системы СДЦ.

Выразим Р_{ПП вх} и Р_{ПП выхi} через параметры скоростного канала и параметры ПП в предположении, что энергетический спектр флюктуаций сигналов ПП имеет вид

N_ПП(F) = N_ПП(F_Дпп)^.exp[-(F-F_Дпп)²/2G_F²], (10)

а АЧХ скоростного канала прямоугольная. При этом мощность сигналов ПП на выходе i-го скоростного канала

, (11)

где П_ф = F_п/М - полоса пропускания скоростного канала, i = [0,+1,+2..]^.M/2.

Подставляя в (10) соотношение (11), получаем

, (12)

(здесь - интеграл вероятности).

Мощность сигналов ПП на входе системы СДЦ по аналогии с (13)

, (14)

При записи формулы (14) учтено, что при больших значениях аргумента интеграл вероятности равен единице. С учетом соотношений (9), (12) и (14), имеем

, (15)

В таблице 2 представлены результаты расчетов К_ППi при условии, что F_Дпп= 0 и G_F ≈ П_ф/2. Это характерно для ситуации, когда источником ПП является подстилающая поверхность, а стабильность аппаратуры близка к идеальной.

Анализ соотношения (15) и данных табл.2 позволяет сформулировать следующие выводы и рекомендации:

1. Коэффициент подавления ПП в скоростном канале, смежном с каналом, в который попадает помеха, мал и для повышения качества подавления необходимо принимать дополнительные меры. Одной их таких мер является, например, некогерентная компенсация помехи на выходе скоростного канала, основанная на априорном знании относительных мощностей ПП в данном канале и канале, настроенном на F_Дпп.

Таблица 2.

Номер скоростного канала	0	1	2	3
КППi , дБ	1,6	8	28,7	55

2. Коэффициент подавления достаточно быстро растет с увеличением номера канала. Поэтому увеличение частоты повторения и связанное с ним увеличение числа доплеровских фильтров (при постоянном времени облучения) является основным путем повышения эффективности фильтровых и корреляционно-фильтровых систем СДЦ.

Выводы

В ходе проведенного занятия были рассмотрены учебные вопросы занятия (еще раз их озвучить), учебные цели занятия достигнуты.

Задание на самостоятельную подготовку:

1. Изучить и углубить знания материала, рассмотренного на занятии.

2. Отработать в конспекте дополнительный материал по учебным вопросам сегодняшнего группового занятия, изложенный в основной и дополнительной литературе.

Профессор отдела РЛВ РТВ ВВС

подполковник И. Лютиков