2.5.10. Череспериодное вычитание

Для череспериодного сравнения амплитуд импульсов с выхода фазового детектора используются устройства череспериодного вычитания или схемы че-респериодной компенсации (ЧПК). Простейший вариант такого устройства изображен на рис. 2.121.

О перация череспериодного вычитания реализуется в соответствии с вы­ражением

Операции обработки линейные, следовательно, и схема представляет собой ли­нейный фильтр. При действии на входе последовательности импульсов с пе­риодом повторения Т„, выходной сигнал представляет собой разность амплитуд входного сигнала и сигнала, задержанного на период повторения Если ам­плитуды входных импульсов одинаковы, то на выходе схемы они оказываются подавленными, начиная со второго. Следовательно, сигналы от неподвижных объектов подавляются (рис. 2.122).

Если амплитуда изменяется от импульса к импульсу (объект движется), имеет место выходной сигнал в виде последовательности импульсов различной амплитуды и полярности.

Частотная характеристика режекторного гребенчатого фильтра (схемы однократного ЧПВ) может быть определена как отношение комплексных ам­плитуд выходных и входных сигналов, при условии, что на выход подан гармо­нический сигнал

Амплитудно-частотная характеристика определится следующим образом:

В ид АЧХ изображен на рис. 2.123.

П олагая, что в системе СДЦ обрабатываются сигналы, амплитуда которых из­меняются в соответствии с частотой Допплера, амплитудно-частотная характе­ристика примет следующий вид:

Характеристика имеет нули, положение которых изменяется при изменении пе­риода посылок Т„ на некоторую величину. Частотная характеристика наглядно поясняет работу схемы ЧПВ со спектральной точки зрения. Так как перио­дическая последовательность импульсов от неподвижных объектов имеет

с пектральные составляющие на частотах , т.е. в нулях час­ тотной характеристики, то сигналы таких целей полностью подавляются. В случае движущихся объектов спектральные линии имеют частоты и такие сигналы проходят на выход подавителя. Однако амплитуда этих сигналов значительно зависит от скорости воздушного объекта. На рис. 2.124 изображе­ но расположение спектральных линий при двух скоростях цели.

Д ля допплеровского сдвига (пунктирные линии на рис.2.124), спектральные составляющие заметно подавляются. При подавление отсутствует, что соответствует оптимальной скорости движения воздушного объекта. Сле­ довательно, требуется устройство с более равномерной АЧХ.

Ухудшение качества компенсации однократной системы ЧПВ по сравне­нию с оптимальным режекторным фильтром, объясняется расширением греб­ней спектра пачки. Ширина каждого гребня по уровню, близкому к 0,5, опреде­ляется величиной 1/МГ, где Т - период повторения; М - число импульсов в пачке. Чем меньше количество импульсов в пачке, тем хуже качество подавле­ния. Качество подавления ухудшается и в том случае, если ширина гребней по­мехи увеличивается за счет разброса скоростей отражателей.

Сказанное иллюстрируется рисунком 2.125.

В обоих случаях существенное ухудшение качества подавления можно пояснить заостренной формой провалов АЧХ схемы однократного ЧПВ. Для лучшего подавления спектральных составляющих помехи и сохранения спек­тральных составляющих сигнала желательно иметь частотную характеристику в области режекции достаточно узкими. Этому удовлетворяют в определенной степени подавители с многократной череспериодной компенсацией, которые представляют собой последовательно включенные однократные схемы ЧПВ.

Схема двукратного вычитания представляет собой последовательно включенные две схемы однократного ЧПВ (рис. 2.126).

а) каскадного включения простейших схем ЧПК, 6) канонического фильтра второго порядка.

При этом первая схема однократного вычитания формирует первую конечную разность

а вторая схема вырабатывает вторую разность

Амплитудно-частотную характеристику схемы двукратного вычитания можно получить, перемножая АЧХ схем однократного череспериодного вычи­тания

В этом случае характеристика синус-квадратная, схема двукратного ЧПВ лучше компенсирует расширенные гребни спектра помехи. Улучшение качества по­давления можно пояснить с временной точки зрения. Если при линейном на­растании амплитуды импульсов первая схема однократного ЧПВ даст постоян­ный уровень остатков, то вторая схема его полностью скомпенсирует. Поэтому схема двукратного вычитания в меньшей степени реагирует на амплитудную модуляцию импульсов в пачке, обусловленную обзором по угловой координате или разбросом скоростей отражателей.

Наряду с определенными достоинствами схема двукратного вычитания имеет следующие недостатки:

- увеличение объема аппаратуры;

- расширение области провалов частотной характеристики (ухудшение усло­вий обнаружения движущихся воздушных объектов при некоторых скоро­стях).

Области провалов можно сузить, сохраняя при этом параболическую форму последних. Для этого могут быть использованы связи (положительные или отрицательные) в качестве цепей коррекции. Пример схемы двукратного ЧПВ с отрицательной обратной связью приведен на рис. 2.127, а результирую­щая АЧХ - на рис. 2.128.

Результирующая АЧХ имеет провалы параболической формы и примерно постоянное значение в промежутках между ними. В результате этого полезный сигнал при прохождении через схему не ослабляется почти при всех скоростях движения цели. Ширину провалов АЧХ можно регулировать, изменяя величину коэффициента обратной связи β.

Наряду с использованием обратных связей с выхода на вход, возможны более сложные случаи, когда используются обратные связи от промежуточных точек схемы череспериодного вычитания. За счет этого возрастают возможно­сти коррекции амплитудно-частотной характеристики.