5.Приемное устройство
Для современных импульсных РЛС характерно широкое использование в тракте приема и обработки радиолокационных сигналов цифровых устройств. Эти устройства применяются в основном при обработке сигналов после детектирования (на видеочастоте). Поэтому тракт приема и обработки сигналов можно условно разделить на две части: аналоговую и цифровую. Такое деление является условным, так как на современном этапе развития радиолокационной техники существует устойчивая тенденция приближения средств цифровой техники к входу приемного тракта. Например, в адаптивных радиолокаторах управляющие части формирователя нижней кромки зоны обзора радиолокационной станции - адаптивного аттенюатора помех, входящего в состав приемного устройства, выполнены на основе цифровой техники (см. рис. 1.1).При этом исполнительные части названных устройств являются аналоговыми и входят в состав тракта приема и обработки сигналов.
Приемная аппаратура двухчастотной импульсной РЛС включает в себя аналоговую часть тракта приема и обработки сигналов и состоит из двух, приемных устройств, отличающихся друг от друга несущей частотой принимаемых сигналов. Каждое приемное устройство конструктивно объединяется с соответствующим передающим устройством, составляя таким образом приемопередающий модуль первичной РЛС.
Основными функциями приемного устройства РЛС с применением двухлучевой диаграммы направленности антенны на прием сигналов являются:
усиление принятых антенно-фидерной системой сигналов,
преобразование частоты,
частотная селекция,
детектирование этих сигналов,
формирование сигналов для получения требуемой зоны обзора РЛС,
стабилизация уровня ложных тревог,
сжатие динамического диапазона принятых сигналов,
формирование сигналов для выделения границ (контуров) мощных метеообразований.
Выполнение этих функций необходимо для нормального функционирования цифровой части тракта приема и обработки сигналов и в конечном итоге для надежного обнаружения полезных радиолокационных сигналов на фоне помех от местных предметов, метеообразований, помех типа «ангелов» и аномального распространения сигналов, несинхронных помех и др.
Приемные устройства различных РЛС имеют ряд общих черт. Прежде всего, следует отметить, что эти устройства выполняются по супергетеродинной схеме с УРЧ, однократным преобразованием частоты и имеют на выходе амплитудный и фазовый детекторы.
Фазовый детектор обычно расположен вместе с цифровыми устройствами СДЦ и соединен с выходом предпоследнего каскада усилителя промежуточной частоты (УПЧ) приемного устройства высокочастотным кабелем. Благодаря этому передача сигнала с относительно большим динамическим диапазоном на промежуточной частоте по кабелю длиной в несколько десятков метров производится при минимальном уровне наводок и собственных шумов на входе системы СДЦ.
Таким образом, на выходе приемного устройства -формируются два основных вида сигналов:
амплитудный - с выхода амплитудного детектора,
сигнал промежуточной частоты - с выхода предпоследнего каскада УПЧ.
В состав приемного устройства псевдокогерентной РЛС входит также система автоматической подстройки частоты (АПЧ). В истинно когерентной РЛС нет необходимости в этой системе, так как источники колебаний несущей, гетеродинной и опорной промежуточной частот стабилизированы кварцевым резонатором.
Приемные устройства РЛС с двухлучевой диаграммой направленности антенны можно разделить по способу объединения сигналов, принятых по разным лучам, на две группы:
с объединением на видеочастоте,
объединением на высокой частоте.
Структурная схема приемного устройства первой группы приведена на рис. 1.11.
Это устройство содержит два приемных канала, предназначенных для раздельного приема сигналов основного и дополнительного лучей ДНА.
Приемные устройства второй группы являются одноканальными и предназначены для приема объединенного сигнала. Однако в этом случае требуется радиочастотное устройство объединения сигналов (ФНК, рис. 1.1), которое включается в приемный тракт между УРЧ и преселектором приемного устройства.
Рассмотрим более подробно приемное устройство первой группы, применяемое в первичном канале РЛК «Скала-М».
Из рис. 1.11 видно, что основной (ОК) и дополнительный (ДК) каналы приемного устройства одинаковы. Рассмотрим принцип действия на примере основного канала. Принятый по основному лучу ДНА сигнал с выхода антенного переключателя АФС через направленный ответвитель (НО) и высокочастотное согласующее устройство (СУ) поступает на вход малошумящего усилителя УРЧ, усиливается в нем и через фильтр-преселектор (ПР) поступает на сигнальный вход смесителя (См). На гетеродинный вход смесителя подаются непрерывные колебания гетеродинной частоты Fг от соответствующего частотного канала передающего устройства.
Рис 1.11. Структурная схема приемного устройства двухчастотной РЛС (один частотный канал)
Направленный ответвитель служит для ввода в приемный тракт сигнала от генератора шума (ГШ) при измерении коэффициента шума основного канала. Переключатель (П) обеспечивает переключение ГШ с одного канала приемного устройства на другой. Согласующее устройство СУ предназначено для согласования входного сопротивления УРЧ с радиочастотным трактом. В качестве преселектора используется фильтр СВЧ, обеспечивающий ослабление помех и собственных шумов приемного тракта по каналу зеркальной частоты.
После преобразования частоты в смесителе (См) принятый сигнал усиливается в тракте промежуточной частоты с помощью предварительного и основного усилителей промежуточной частоты (ПУПЧ и УПЧ). Эти усилители являются многокаскадными резонансными и настроены на частоту Fпр = 35 МГц. Предварительный УПЧ представляет собой широкополосный малошумящий усилитель и конструктивно выполнен вместе со смесителем и преселектором в виде одного блока. Усилитель промежуточной частоты выполнен по схеме «широкополосный усилитель-фильтр сосредоточенной селекции» и обеспечивает основное усиление и частотную селекцию принимаемого сигнала.
С выхода УПЧ сигнал промежуточной частоты поступает в два подканала, имеющие разные амплитудные характеристики. В подканале амплитудного детектора АД с линейной амплитудной характеристикой осуществляется амплитудное детектирование сигнала. Этот подканал используется при формировании зоны обзора РЛС на участках дальности 111 и IV (рис 1.2), т. е в дальней зоне действия РЛС, и при условии отсутствия помех от мощных метеообразований. Подканал ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ представляет собой устройство защиты от помех, обусловленных мощными метеообразованиями, влияние которых не компенсируется полностью с помощью поляризационной селекции и системы СДЦ. Этот подканал состоит из УПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой (ЛОГ), осуществляющего наряду с усилением амплитудное детектирование сигнала, устройства малой постоянной времени МПВ и видеоусилителя с антилогарифмической амплитудной характеристикой (АнтиЛОГ). Устройство ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ обеспечивает сжатие динамического диапазона входного сигнала, селекцию по длительности полезного импульсного сигнала, имеющего малую длительность по сравнению с импульсами помехи от метеообразований, и частичное восстановление динамического диапазона выделенного полезного сигнала. Подканал ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ используется тоже в дальней зоне действия РЛС, но при условии наличия нескомпенсированных остатков помех от мощных метеообразований. При этом подканал АД отключается.
Переключение подканалов осуществляется оператором с пульта управления РЛС. При переключении используется устройство задержки и коммутации УЗК, в состав которого включена линия задержки для компенсации временного сдвига между зондирующими импульсами двух частотных каналов РЛС. Благодаря компенсирующей задержке осуществляется совмещение во времени двух видеосигналов, полученных от одной цели, в двухчастотном режиме работы РЛС. С выхода УЗК амплитудный сигнал основного канала (Осн А) через видеоусилитель (ВУ) поступает на выход приемного устройства и передается далее в устройство объединения сигналов двух частотных каналов РЛС.
Кроме того, с выхода усилителя ЛОГ через видеоусилитель ВУ на выход приемного устройства выводится видеосигнал Метео А, который передается в устройство выделения контуров мощных метеообразований Приемный тракт основного канала, включающий усилитель ЛОГ и выходной видеоусилитель ВУ, представляет собой приемную часть метеоканала РЛС.
Выходной сигнал промежуточной частоты СДЦ (ПЧ) приемного устройства формируется с помощью коммутатора (К). Для этого сигналы промежуточной частоты (ПЧ) с выходов промежуточных каскадов УПЧ основного и дополнительного каналов подаются на два входа коммутатора. Который под воздействием бланкирующих импульсов, поступающих от системы синхронизации, коммутирует входные сигналы таким образом, что на его выходе присутствует только сигнал ПЧ дополнительного канала для ближней зоны действия РЛС (рис. 1.2, участок 1). Для дальней зоны (участки 2 и-3) - только сигнал ПЧ основного канала. Выходной сигнал коммутатора СДЦ (ПЧ) по высокочастотному кабелю передается в блок фазовых детекторов системы СДЦ, в котором наряду с фазовым детектированием осуществляется объединение сигналов СДЦ (ПЧ) двух частотных каналов РЛС. В коммутаторе К обеспечивается развязка между коммутируемыми каналами не менее 55 дБ.
Для сжатия динамического диапазона сигналов, отраженных от целей на малых дальностях, и ослабления ложных сигналов, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, применяется временная автоматическая регулировка усиления ВАРУ, регулирующее напряжение которой подается на каскады ПУПЧ. Запуск ВАРУ осуществляется от системы синхронизации РЛС.
В случае очень сложной помеховой обстановки, когда имеющиеся средства защиты от помех не обеспечивают полного подавления помех от местных предметов и метеообразований, может быть использована локальная регулировка усиления (ЛРУ). Эта регулировка позволяет оператору с пульта управления РЛС уменьшить коэффициент усиления ПУПЧ до необходимого уровня для ограниченных областей зоны обзора. При этом можно ввести локальную регулировку усиления одновременно не более чем для двух областей, наиболее пораженных помехами, которые выбираются оператором с помощью контрольного индикатора РЛС. Границы областей, защищаемых с помощью ЛРУ, устанавливаются и регулируются оператором с помощью кнюппеля при любых значениях дальности и азимута в зоне обзора Для каждой выделенной области усиление уменьшается до полного пропадания мешающих отметок на экране контрольного индикатора.
Для стабилизации уровня ложных тревог на выходе РЛС применяется ШАРУ, которая поддерживает напряжение шумов на выходе амплитудного детектора (АД) не выше допустимого уровня с погрешностью не более 15%.
Шумовая автоматическая регулировка усиления (ШАРУ) представляет собой инерционную АРУ с постоянной времени, равной нескольким периодам повторения импульсов РЛС. Благодаря своей инерционности ШАРУ не реагирует на сигналы малой длительности и работает в основном по шумам на выходе АД. Регулирующее напряжение ШАРУ подается на каскады основного УПЧ.
Во время действия регулирующего напряжения ВАРУ, шумовая АРУ стремится увеличить коэффициент усиления УПЧ. Для устранения этого отрицательного действия ШАРУ она отключается импульсами запуска ВАРУ на время действия ВАРУ. При этом регулирующее напряжение ШАРУ запоминается и остается неизменным до момента включения ШАРУ.
Необходимо отметить важную особенность в построении дополнительного канала приемного устройства некоторых типов РЛС. На вход этого канала сигнал радиочастоты поступает с выхода блока разделения сигналов БРС соответствующего канала АФС, в котором отсутствуют сигналы с высоким уровнем мощности. Это позволяет применить общий для двух частотных каналов РЛС широкополосный УРЧ, включив его перед БРС, и уменьшить число УРЧ в РЛС с четырех до трех. Такое техническое решение используется, например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44.
Рассмотрим особенности построения основных устройств приемной аппаратуры РЛС.
Высокочастотный блок приемника состоит из малошумящего усилителя высокой частоты (УРЧ), преселектора (Пр), смесителя (См) и предварительного усилителя промежуточной частоты (ПУП Ч) (риc. 1.1). В качестве УРЧ используется электронно-лучевой параметрический усилитель с электростатической накачкой, который имеет коэффициент шума не более 2,2. Этот усилитель обеспечивает усиление сигнала не менее 18 дБ и имеет линейную амплитудную характеристику до уровня входной мощности 5 10-7Вт. В состав приемника входит также специальный блок питания и контроля параметров этого усилителя.
В некоторых типах РЛС применяются транзисторные УРЧ, в которых используются комбинации цепей с сосредоточенными и распределенными параметрами. Цепи связи между каскадами выполняются на дисковых конденсаторах. Если вывод необходимо заземлить по высокой частоте, то используются конденсаторы проходного типа.
Коллекторная цепь каскада УРЧ, выполненного по схеме с общим эмиттером, настраивается в широких пределах с помощью резонатора на петлеобразной микрополосковой линии. Четырехкаскадный транзисторный УРЧ обеспечивает усиление 20-25 дБ при коэффициенте шума 2,5 в полосе частот 1100-2000 МГц. Усилитель радиочастоты такого типа применен, например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44.
Преселектор (Пр) представляет собой двухконтурный полосовой фильтр, настроенный на частоту принимаемого сигнала. Контуры его выполнены в виде четвертьволновых коаксиальных резонаторов с бесконтактными плунжерами. Ввод сигнала в колебательную систему осуществляется с помощью петли связи. Со смесителем преселектор связан через коаксиальный тройник, который со стороны преселектора тоже имеет петлю связи.
Смеситель См выполнен по однотактной схеме на полупроводниковом диоде Д405Б и имеет конструкцию коаксиального типа. Мощность от гетеродина вводится в смеситель через коаксиальную линию тройника, нагруженную на согласованную нагрузку - резистор. В коаксиальном тройнике осуществлена емкостная связь смесителя с гетеродином, величина которой регулируется изменением глубины погружения стержня в смесительную камеру.
К выходу смесителя непосредственно подключен ПУПЧ - двухкаскадный резонансный усилитель с регулируемым усилением, собранный на высокочастотных полевых транзисторах типа 2ПЗОЗЕ по схеме с общим истоком. Регулирующие напряжения (импульсы ВАРУ или бланкирующие импульсы ЛРУ) отрицательной полярности подаются в цепи затворов транзисторов.
Основной УПЧ состоит из многокаскадного широкополосного УПЧ и фильтра сосредоточенной селекции, определяющего форму амплитудно-частотной характеристики приемного тракта до входа детектора. Фильтр сосредоточенной селекции настроен на частоту 35±0,1 МГц и имеет ширину полосы пропускания 0,6± 0,1 МГц. Максимальный коэффициент усиления УПЧ по напряжению не менее 70 103. Каскады УПЧ выполнены на транзисторах и интегральных микросхемах. Согласующий каскад, нагрузкой которого является фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), выполнен на полевом транзисторе с целью ослабления влияния изменяющегося при регулировке усиления выходного сопротивления транзистора на параметры ФСС. В качестве ФСС используется трехзвенный фильтр на параллельных резонансных контурах с внешнеемкостной связью. В составе УПЧ имеются также резонансные усилители-ограничители, выполненные на микросхемах и имеющие высокие уровня ограничения сигналов в сравнении с уровнем собственных шумов приемного тракта. С помощью этих ограничителей задается верхняя граница динамического диапазона выходных сигналов УПЧ: для подканала АД эта граница равна 24-28 дБ, а для подканала ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ и выхода СДЦ (ПЧ) 55 дБ. При этом сигнал СДЦ (ПЧ) будет ограничиваться по амплитуде только тогда, когда его динамический диапазон на выходе УПЧ превышает 55 дБ. Таким образом, динамический диапазон приемного тракта от выхода АФС до выхода УПЧ с учетом действия ВАРУ, имеющей глубину регулировки 40 дБ, получается равным 95 дБ. При использовании в ближней зоне сигналов, принимаемых только по верхнему лучу ДНА, получается дополнительное ослабление отражений от местных предметов примерно на 15 дБ. Следовательно, полный динамический диапазон приемного устройства рассматриваемой РЛС по выходному сигналу получается равным 110 дБ. Динамический диапазон принимаемых радиолокационных сигналов, как правило, не превышает этого значения.
Устройство ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ состоит из резонансного усилителя с логарифмической амплитудной характеристикой (ВСХ), дискриминатора видеоимпульсов по длительности и видеоусилителя с антилогарифмической амплитудной характеристикой. Функциональная схема устройства и временные диаграммы, поясняющие работу дискриминатора импульсов, приведены на рис. 1.12.
Рис 1.12. К принципу действия устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ:
а. - функциональная схема, б - временные диаграммы
Усилитель с ВСХ выполнен по схеме сложения выходных сигналов и состоит из шести каскадов усиления У1-У6 на промежуточной частоте и шести амплитудных детекторов АД1-АД6. Все каскады усиления и амплитудные детекторы выполнены на интегральных микросхемах. Нагрузкой первого каскада является резонансный контур (РК). Остальные каскады усиления являются широкополосными. Амплитудные детекторы выполнены по схеме коллекторного детектирования. Сложение выходных сигналов детекторов производится на общей нагрузке - резисторе, входящем в состав операционного усилителя ОУ. Необходимая точность формирования ВСХ обеспечивается подбором сопротивлений соответствующих резисторов, влияющих на коэффициенты усиления усилителей У2-У6 и коэффициенты передачи детекторов АД1- АД6. Крутизна ВСХ регулируется изменением коэффициента усиления операционного усилителя ОУ. Принцип действия рассматриваемого усилителя основан на том, что при увеличении амплитуды входного сигнала, происходит поочередный переход в состояние насыщения усилительных каскадов У2-У6, начиная с последнего. При этом общий коэффициент усиления (крутизна амплитудной характеристики) уменьшается ступенями, благодаря чему может быть получена кусочно-линейная аппроксимация ВСХ усилителя.
Дискриминатор импульсов по длительности выполняет функции цепи малой постоянной времени и пропускает на выход лишь видеоимпульсы с длительностью не более 4±1 мкс. Принцип действия дискриминатора можно пояснить с помощью временных диаграмм (рис. 1.12, б). Пусть входной входной сигнал представляет собой аддитивную смесь видеоимпульса цели, видеоимпульса помехи с большой длительностью и шума Этот сигнал задерживается в линии задержки ЛЗ на время 4=1,5 и (и - длительность зондирующего сигнала РЛС). Задержанный U1 и входной Uвх сигналы подаются на соответствующие входы логической схемы И, на выходе которой выделяемся сигнал U2, состоящий только из импульса помехи и шума. Очистка импульса помехи от шума производится следующим образом Сигнал инвертируется с помощью импульсного трансформатора (ИТ), ограничивается по амплитуде диодом VI на уровне шума, дифференцируется с помощью дифференцирующей цепи (ДЦ) и поступает через резистор R2 на один из входов схемы вычитания (СВ). На этот же вход через резистор R1 поступает неинвертированный сигнал U2. Сопротивления выравнивающих резисторов R1 и R2 подбираются так, чтобы при суммировании сигналов U2 и U4 их шумовые составляющие взаимно компенсировались. При этом сигнал U5 представляет собой практически очищенный от шума импульс помехи, который вычитается в схеме вычитания СВ из входного сигнала U6, снимаемого с отвода линии задержки ЛЗ и имеющего задержку 0,5з. В результате на выход дискриминатора проходят неискаженный сигнал цели длительностью и , два сигнала - остатки помехи длительностью 0,75и и шум При этом отношение полезный сигнал-шум остается практически неизменным благодаря очистке от шумов сигнала U5. Выходной сигнал Uвых не содержит импульсов помех, длительность которых 3 превышает величину 1,5и.
Видеоусилитель (ВУ) с антилогарифмической (экспоненциальной) амплитудной характеристикой состоит из трех каскадов усиления, включенных параллельно и имеющих общую нагрузку. Каждый каскад имеет линейную амплитудную характеристику и определенный пороговый уровень запирания по входному сигналу, т. е. усиливает только сигналы с амплитудой, превышающей этот уровень. Пороговые уровни выбираются так, чтобы при увеличении амплитуды входного сигнала происходил поочередной переход этих каскадов в режим усиления. При этом крутизна общей амплитудной характеристики с ростом амплитуды входного сигнала увеличивается ступенями, благодаря чему достигается кусочно-линейная аппроксимация экспоненциальной амплитудной характеристики усилителя
В заключение данного раздела рассмотрим кратко особенности построения отдельных устройств приемной аппаратуры, обеспечивающих адаптивные свойства РЛС
Такими устройствами являются формирователь нижней кромки зоны обнаружения и адаптивный аттенюатор помех (ААП). Каждое из этих устройств состоит из управляющей (цифровой) и исполнительной (аналоговой) частей.
Формирователь нижней кромки зоны обнаружения является высокочастотным устройством объединения сигналов, принимаемых по двум лучам ДНА, и служит для уменьшения уровня помех от местных предметов на входе приемного устройства. С помощью ФНК, применяемого, например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44, можно получить ослабление помех на 20-30 дБ.
Структурная схема ФНК приведена на рис. 1.13, а. Как уже отмечалось в разделе 1.1, работа ФНК основана на использовании цифровой карты помех, которая формируется в системе цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. Карта помех для ФНК составляется в управляющей части этого устройства. С этой целью часть зоны обнаружения (до половины максимальной
Рис. 1.13. Принцип действия формирователя нижней кромки зоны обзора РЛС: а - структурная схема; б - нижняя кромка эквивалентной ДНА, сформированная с помощью ФНК
дальности действия РЛС) делится на 64 равных элемента по азимуту и 16 равных элементов по дальности. При этом образуются 1024 элементарных ячейки зоны обнаружения. Принимаемый сигнал с выхода УПЧ приемного устройства поступает в управляющую часть ФНК для анализа и оценки текущего уровня помех в каждой ячейке отдельно. В анализаторе помех производятся детектирование сигнала и сравнение с каждым из четырех установленных пороговых уровней. Результат сравнения для каждой ячейки зоны обнаружения записывается в виде двухразрядного двоичного кода в соответствующей ячейке запоминающего устройства (ЗУ). На основе информации, записанной в ЗУ, формируется код управляющего сигнала, соответствующий одному из четырех состояний помеховой обстановки, который передается в исполнительную часть ФНК.
В исполнительной части ФНК осуществляется объединение высокочастотных сигналов основного и дополнительного каналов приема. При этом в каждой ячейке зоны действия ФНК (в пределах первой половины максимальной дальности) одна из- четырех возможных комбинаций этих сигналов формируется с помощью суммирующего устройства (СУ) и регулируемых аттенюатора (Ат) и фазовращателя (Фв), на которые поступают управляющие сигналы от распределителя ФНК. Кроме того, с помощью коммутатора (К) формируется пятая комбинация выходного сигнала ФНК, состоящая только из сигналов основного канала, которая используется, в частности, вне зоны действия ФНК (на второй половине максимальной дальности РЛС). Устройство фазирования (УФ) обеспечивает начальное фазирование сигнала дополнительного канала в зависимости от используемого вида поляризации (линейной или круговой). Распределитель ФНК выполняет функцию согласования аналоговой и цифровой частей ФНК.
В результате действия ФНК формируется нижняя кромка зоны обнаружения РЛС, схематически показанная на рис.1.13, б. Формирование производится по следующей программе.
Сигнал ОК ослабляется до уровня сигнала ДК (на 15-20 дБ) и сдвигается по фазе на 180°. При этом производится вычитание сигналов от местных предметов, принятых по основному лучу, из сигналов, принятых по верхнему лучу, т. е. компенсация помех от местных предметов. Эта операция выполняется в ближней зоне обнаружения по жесткой программе, введенной оператором РЛС, и не зависит от изменений помеховой обстановки.
Сигнал ОК фазируется с сигналом ДК и ослабляется до определенного уровня. При этом производится суммирование сигналов ОК и ДК, причем весовые коэффициенты суммирования выбираются так, чтобы нижняя кромка эквивалентной ДНА имела наклон 0,1°.
Операция согласно п. 2, но при условии выбора весовых коэффициентов, обеспечивающих наклон нижней кромки ДНА 0,5°.
Операция согласно п. 2, но при условии выбора весовых коэффициентов, обеспечивающих наклон нижней кромки ДНА 1°.
Используется сигнал только основного канала без обработки в ФНК (передается на выход ФНК через коммутатор К).
Данная программа реализуется в течение трех периодов обзора РЛС, составляющих рабочий цикл ФНК. При этом запоминание карты помех ФНК производится следующим образом. В исходном состоянии во всех ячейках зоны обнаружения фиксируется минимальный уровень помех, и в первом периоде обзора рабочего цикла, начиная с момента прохождения электрической осью антенны северного направления, выполняется операция 5. В результате анализа текущего уровня помех на выходе УПЧ выделяются те ячейки зоны обнаружения, в которых уровень помех превышает допустимое значение, равное, например, 40 дБ по отношению к уровню собственных шумов (в РЛС АТСR-22 и АТСR-44). Для этих ячеек в следующем периоде обзора программируется операция 2. В течение второго периода обзора из ячеек, в которых выполняется операция 2, выделяются ячейки, для которых на выходе УПЧ по-прежнему помехи превышают уровень 40 дБ. Для этих ячеек в третьем периоде обзора программируется операция 3. Аналогичным образом в третьем обзоре выделяются ячейки, для которых программируется операция 4, и на этом рабочий цикл ФНК заканчивается. Адаптивное ослабление помех от местных предметов с помощью ФНК достигается благодаря автоматическому подъему нижней кромки зоны обнаружения РЛС только в тех ячейках этой зоны, где находится источник помех.
Адаптивный аттенюатор помех (ААП) представляет собой многокаскадный УПЧ, коэффициент усиления которого регулируется по ступенчатому закону. Это достигается поочередным исключением из линейки каскадов УПЧ нескольких каскадов, начиная с последнего. Адаптивный аттенюатор помех служит для уменьшения уровня помех от местных предметов на выходе приемного устройства с целью предотвращения перегрузки последних каскадов УПЧ и снижения эффективности системы СДЦ. Данное устройство является адаптивным и автоматически приспосабливается к непрерывно изменяющейся помеховой обстановке.
Структурная схема ААП приведена на рис. 1.14, а. Работа ААП тоже основана на использовании цифровой карты помех, которая формируется в управляющей части этого устройства. С этой целью вся зона обзора РЛС делится на 64 элемента по азимуту и 32 элемента по дальности. При этом образуется 2048 элементарных ячеек зоны обзора. Принимаемый сигнал снимается с выходов трех последних звеньев УПЧ и поступает в управляющую часть ААП для
Рис. 1.14. Адаптивный аттенюатор помех: а – структурная схема; б – диаграмма сжатия динамического диапазона с помощью ФНК и ААП
анализа и оценки текущего уровня помех в каждой ячейке отдельно. Каждое звено УПЧ содержит один либо два каскада усиления и имеет коэффициент усиления 10 дБ. В анализаторе помех, состоящем из трех параллельных каналов, производятся детектирование каждого из трех входных сигналов и сравнение с установленным пороговым уровнем, одинаковым для всех каналов. Этот уровень соответствует допустимому превышению помехой уровня собственных шумов на выходе приемного устройства. Например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44 допустимый уровень превышения равен 40 дБ. Результат сравнения вырабатывается в течение одного периода1 зондирования для каждого из 32 элементов дальности и записывается в виде двухразрядного двоичного кода в соответствующей ячейке памяти ЗУ. На основе этого кода для следующего периода зондирования формируется управляющий сигнал для изменения состояния исполнительной части ААП. Таким образом, обновление информации, записанной в ЗУ, происходит с частотой повторения зондирующих импульсов РЛС в каждой из 2048 ячеек зоны обзора отдельно. В исполнительной части ААП при воздействии определенного управляющего сигнала открывается только один из вентилей В1 -.В4, через который на вход суммирующего устройства (СУ) поступает сигнал промежуточной частоты с выхода того последнего звена УПЧ, где еще не превышен установленный пороговый уровень. При этом СУ выполняет функцию логической схемы ИЛИ и передает на выход ААП принимаемый сигнал, ослабленный до необходимого уровня. Распределитель ААП выполняет функцию согласования аналоговой и цифровой частей ААП. Для каждой ячейки зоны обзора характерно индивидуальное состояние ААП, определяемое текущим уровнем помех в этой ячейке, которое может изменяться с частотой повторения импульсов РЛС. На практике состояние ААП в каждом элементе дальности обычно устанавливается неизменным в течение нескольких периодов зондирования с помощью специальной регулировки.
Таким образом, адаптивное ослабление помех от местных предметов с помощью ААП достигается благодаря автоматическому уменьшению коэффициента усиления УПЧ только в тех ячейках зоны обзора, где текущий уровень помех на выходе приемника превышает допустимое значение. Действие ААП иллюстрируется рис. 1.14, б с помощью диаграммы сжатия динамического диапазона входного радиолокационного сигнала при совместном применении ФНК и ААП. На этой диаграмме показана зависимость отношения помеха-шум на выходе приемного устройства от аналогичного отношения на входе.
Следует отметить, что по такому же принципу может быть построена адаптивная ВАРУ, регулирующее напряжение которой будет подаваться на каскады УПЧ только в тех ячейках зоны обзора, где наблюдается недопустимо высокий уровень помех от местных предметов. Однако опыт разработки РЛС показывает, что ААП является более эффективным средством, защиты от помех, чем адаптивная ВАРУ, и получает все более широкое применение в РЛС АС ОВД.