6.8. Фазовые методы защиты рлс от импульсных помех
Техническая реализация этих способов основана на использовании фазовых отличий импульсной помехи, принятой по основному и дополнительному каналам.
Фазовые центры основной и дополнительной антенн разнесены на базу d (рис.6.14). Разность фаз между колебаниями Uo и Uд зависит от направления прихода радиоволны:
= (2/) . d . sin ,
где - угол между нормалью к антенне и направлением на источник сигнала.
Величина базы d выбирается таким образом, чтобы при приеме по главному лепестку величина была меньше /2. В этом случае сигнал на выходе фазового детектора имеет положительную полярность и проходит на выход схемы. В противном случае сигнал имеет отрицательную полярность и на выход схемы не проходит. Недостаток данного метода - жесткие требования к идентичности фазовых характеристик приемных каналов. Для устранения этого недостатка применяется так называемый "метод фазовой окраски". Сущность его состоит в следующем. Диаграмма направленности антенны дополнительного канала Fд() перекрывает главный и боковые лепестки диаграммы направленности основного канала Fo() (рис.6.15,а).
Сигналы с выходов основного Uo и дополнительного Uд каналов поступают на амплитудно-фазовый преобразователь АФП (рис.6.15,б), в котором осуществляется их суммарно-разностная обработка:
=
o
+
д
;
= o - д .
Если прием осуществляется по главному лепестку диаграммы направленности, то Uo > Uд и сдвиг по фазе между суммарным и разностным сигналами < /2, в противном случае Uo Uд и > /2 (рис.6.15,в). Эти сигналы поступают на фазовый детектор ФД, откуда напряжения Uфд поступает на пороговое устройство ПУ. В результате эхо-сигнал проходит через пороговое устройство, а помеха, принятая по боковым лепесткам, не проходит (рис.6.15,г).
6.9. Примеры технической реализации систем защиты от активных помех в рлс ртв
6.9.1. Блок компенсации активных помех в канале дальномера рлс 55ж6
Блок содержит два устройства:
1) аппаратуру автокомпенсации активных шумовых помех (АК АШП);
2) аппаратуру подавления боковых лепестков диаграммы направленности (УПБЛ).
Аппаратура АК АШП (рис.6.16) предназначена для защиты автодальномера от активных шумовых помех, воздействующих на РЛС как по боковым, так и по главному лепестку диаграммы направленности антенны. Коэффициент подавления помех не менее 20 дБ. В состав аппаратуры входят пять компенсационных каналов (К1, К2, К3, К4, К5), на входы которых поступают сигналы с выходов компенсационных антенн А1, А2, А3, А4, А5 (см. рис.5.6).
Антенна А1 образована из секций №1 и №2 антенной решетки АО основного канала дальномера, сигналы с которых поступают на вычитающее устройство, в результате чего формируется разностная диаграмма направленности с провалом в направлении главного лепестка диаграммы направленности основной антенны, перекрывающая первые боковые лепестки этой антенны в секторе шириной 8...10. Аналогичным образом сформирована антенна А2 из секций №3 и №4. Ее диаграмма направленности подобна А1, но охватывает более широкий сектор (14...18). Антенна А3 выполнена отдельно в виде двух столбцов по шесть излучателей в каждом. Ее диаграмма направленности аналогична двум предыдущим и перекрывает боковые лепестки основной антенны в секторе 28...32. Таким образом, компенсационные каналы К1, К2, К3 обеспечивают защиту дальномера от активных шумовых помех, воздействующих на дальномер по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны. Диаграммы направленности основной и компенсационных антенн А1, А2, А3 приведены на рис.5.7.
Антенна А4 выполнена в виде одного столбца из шести излучателей, расположена позади отражателя основной антенны и формирует широкую (около 90 на уровне половинной мощности) диаграмму направленности, ориентированную в противоположном направлении по отношению к главному лепестку основной антенны. Канал К4 обеспечивает защиту дальномера от активных шумовых помех, воздействующих по задним лепесткам диаграммы направленности основной антенны.
Антенна К5 состоит из восьми столбцов по шесть излучателей, поляризация которых ортогональна поляризации основной антенны. Она формирует диаграмму направленности шириной 8...12, ориентированную в направлении главного лепестка диаграммы направленности основной антенны. Канал К5 обеспечивает компенсацию активных шумовых помех, воздействующих по главному лепестку основной антенны. Компенсация основана на использовании поляризационных отличий полезного сигнала и помехи и возможна том случае, если помеха имеет круговую или эллиптическую поляризацию.
Сигналы с выходов всех антенн поступают на блок широкополосных усилителей высокой частоты (ШУВЧ) и диаграммообразующих схем (ДОС), где осуществляется их усиление и суммарно-разностная обработ-
ка, обеспечивающая формирование описанных выше диаграмм направленности. После этого сигналы поступают на блок перестраиваемых усилителей высокой частоты (ПУВЧ), где осуществляется их дополнительное усиление и преобразование на промежуточную частоту.
Блок нормировки динамического диапазона (НДД) предназначен для поддержания на определенном уровне эхо-сигналов и помех на входе аппаратуры автокомпенсации. Стабилизация уровня активных шумовых помех обеспечивается схемами ШАРУ, а эхо-сигналов и пассивных помех - схемами БАРУ.
Компенсация шумовых помех осуществляется с помощью пяти квадратурных автокомпенсаторов (АК1, АК2, АК3, АК4, АК5). На их входы поступают напряжения помех с соответствующих компенсационных каналов и напряжение обратной связи Uос с выхода сумматора. Напряжения с выходов автокомпенсаторов поступают на сумматор, где и происходит компенсация шумовых помех. Автокомпенсаторы собраны по схеме, аналогичной рассмотренной в п.6.8. Отличительной особенностью является наличие электронных ключей ЭК, включенных между перемножителями и интеграторами в цепях корреляционной обратной связи (рис.6.17). Коммутация электронных ключей осуществляется импульсами включения обратных связей автокомпенсаторов (ИЗ ОС АК) длительностью 1,8 мс, задержанных относительно пусковых импульсов на время 2 мс. Это обеспечивает исключение влияния мощных сигналов от близко расположенных (до 300 км) местных предметов и целей на формирование управляющих напряжений на интеграторах.
Управляемые усилители с коэффициентами усиления c и s в синфазном и противофазном каналах представляют собой дифференциальные усилители с трансформаторной нагрузкой (рис.6.18). При нулевом управляющем напряжении корреляционной обратной связи UКОР.ОС через плечи дифференциального усилителя протекают токи высокой (промежуточной) частоты с равными амплитудами и фазами. Проходя через первичную обмотку трансформатора Тр навстречу друг другу, эти токи наводят во вторичной обмотке противофазные напряжения, которые компенсируют друг друга, в результате чего выходное напряжение Uвых = =0. При Uкор.ос 0 коэффициент передачи одного из плеч дифференциального усилителя увеличивается, а другого - уменьшается. Вследствие этого нарушается равенство токов, протекающих навстречу друг другу через первичную обмотку трансформатора Тр, и с его вторичной обмотки снимается высокочастотное напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине управляющего напряжения, а фаза принимает значения 0 или 180 в зависимости от полярности управляющего напряжения.
Аппаратура УПБЛ предназначена для подавления сигналов и ответных импульсных помех, принятых боковыми лепестками диаграммы направленности антенны дальномера. Структурная схема аппаратуры показана на рис.6.19.
Подавление помех осуществляется трехканальным автокомпенсатором. В качестве дополнительных используются компенсационные антенны АК1, АК2, АК3, сигналы с выходов которых поступают на компенсационные каналы К1, К2, К3. Линии задержки предназначены для согласования временного положения эхо-сигналов в компенсационных каналах с эхо-сигналами в основном канале дальномера (ОКД). Они выполнены в виде отрезков коаксиального кабеля определенной длины.
Сигналы поступают на основной канал аппаратуры УПБЛ после системы СДЦ, узкополосного фильтра и ограничителя. Поэтому для идентичности характеристик компенсационных каналов с характеристиками основного канала в них включены узкополосные фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и ограничители ОГР1, ОГР2, ОГР3.
Автокомпенсаторы АК1, АК2, АК3 аналогичны квадратурным автокомпенсаторам шумовых помех. Отличие состоит в том, что они работают по импульсным сигналам, поэтому постоянная времени интеграторов значительно меньше (15 мкс), чем в АК ШП. По этой же причине значительно меньше и коэффициент подавления помехи ( 10 дБ).
В случае приема мощных эхо-сигналов по ОКД возможен их прием компенсационными каналами вследствие того, что провалы в диаграммах направленности компенсационных антенн не равны нулю и не перекрывают полностью главный лепесток основной диаграммы направленности.
В результате возможно подавление полезного эхо-сигнала. Для исключения этого явления имеется специальная схема запрета, которая находится в блоке пеленга. Она формирует сигнал запрета "ИЗ УПБЛ" на основании анализа эхо-сигналов в ОКД и компенсационных каналах К2 и К3. При наличии мощных эхо-сигналов в главном лепестке сигнал "ИЗ УПБЛ" поступает на электронные ключи ЭК1, ЭК2, ЭК3, которые отключают компенсационные каналы.