Литература / бакулев радиолокация распозн

повторения (НЧП). При скоростных целях и быстром движении радио­

локатора получаются высокие (до сотен килогерц) частоты повторения,

позволяющие однозначно измерять скорости, но не обеспечивающие

однозначного измерения дальности. Такие системы называются систе­ мами малой скважности с высокой частотой повторения (ВЧП), квази­ непрерывными или импульсно-доплеровскими. Промежуточное место занимают импульсные системы со средней частотой повторения (СЧП).

7.6. Критерии качества подавления пассивных

помех в устройствах ОДЦ

Для оценки качества подавления помех в устройствах ОДЦ наибо­ лее часто используют такие критерии, как коэффициент подавления, ко­ эффициент улучшения отношения сигнала и помехи, коэффициент под­ помеховой видимости и наблюдаемость сигнала движущейся цели.

Коэффициешп подавления по.,1ех - простейший критерий, опреде­ ляемый как отношение мощности помех на входе ( Р"" вх ) к мощности

остатков помех на выходе устройства подавления ( Р"" вых ):

1Кп =рппвх/ рппвых · 1

Например, для устройства однократного ЧПВ (см. рис. 7.11, а),

считая пассивную помеху стационарным коррелированным случайным

процессом, имеем

-- 2 -- 2 ---- 2

Рппвх=[и,(t)] =[u2(t)] =[Ui{t-Tп)] =а-;п;

подавление определяется лишь коррелированностью или широкополос­

ностью пассивной помехи. Например, при Рпп О Кп 0,5, а при

Рпп 1 Kn оо. Аналогично для двукратного ЧПВ можно получить

кп2 = 0,5[3-4pпn(Tfl)+Рпп(2Тп)Г1 •

Коэффициент подавления в ЦОДЦ зависит от динамического диа­ пазона d и кванта Ли , с точностью до которого можно вычислять на-

пряжение помехи. Дисперсия квантованного шума равна Ли2/12 и она

удваивается при вычитании сигналов. Поэтому помеха на выходе ЦОДЦ

имеет мощность Рпп вых = Ли2/6. При числе уровней квантования

184

Kn = 10 lg(Зd2 ) = 20 lgЗ,

Кн =1О lg(Зd2 ) =1О lg 3 + 20 lg d =4, 8 + 6m .

Однако коэффициент подавления не учитывает влияния устройст­

ва подавления на полезный сигнал.

Коэффициент улучшения отношения сuгиала и no.wexu учитывает ослабление или усиление полезного сигнала в устройстве подавления:

Скоростная характеристика устройства подавления неравномерна,

поэтому qe зависит от доплеровского сдвига частоты или радиальной ско­

рости цели. Для устранения этой зависимости qc обычно усредняют по vr

или Од, т.е. переходят к величине qe . Например, для однократного ЧПВ

а

Коэффициент подпомеховой вuдююсти показывает во сколько раз при заданных вероятностях правильного обнаружения D и ложной тре-

воги F средняя мощность сигнала цели Р может быть меньше средней

мощности пассивной помехи ~" вх :

где qnop - пороговое отношение сигнала к помехе по мощности на вхо­

де порогового устройства, обеспечивающее обнаружение с заданными

вероятностями D и F .

185

Наб.1юдаемость сигналов движущихся целей характеризуется от­ ношением мощности сигнала движущейся цели Рдц к сумме мощностей

помех Pn на выходе устройства ОДЦ:

где Рш - мощность i-й составляющей помехи.

7.7. Факторы, определяющие качество устройств ОДЦ

К числу факторов, снижающих качество работы устройств ОДЦ,

относятся просачивание сигнала передатчика на вход приемного уст­

ройства, флуктуации ЭПР пассивной помехи, модуляции пассивной по­ мехи при перемещении ДНА в пространстве во время обзора и неста­ бильная работа узлов радиолокатора. Все эти факторы приводят к моду­

ляции сигнала на выходе устройства сравнения, а следовательно, к не­ полному подавлению пассивной помехи и появлению остатков помехи

на выходе устройств ОДЦ. Эти остатки воспринимаются как сигналы

движущейся цели, что приводит к росту вероятности ложной тревоги и

снижению качества обнаружения, а следовательно, и качества работы

радиолокатора с ОДЦ, оцениваемого как наблюдаемость Чн.

Рассмотрим мощности составляющих, обусловленных перечис­ ленными факторами, ограничивающие значение qн. Мощность Pn 1 = Pnr

сигнала, просачивающегося из-за неидеальности развязки приемного и

передающего трактов, рассчитывается в предположении, что в полосе

системы подавления ЛF0дц спектр флуктуаций генератора высокой час-

тоты равномерен, и его интенсивность равна PrKr , где Pr - мощность

ГРЧ на несущей частоте, Кг - параметр ГВЧ, определяемый как отно­

шение мощности боковых компонентов спектра в занимаемой ими по­ лосе Л/ к мощности составляющей на несущей частоте

Рпr = РгКrКрЛF0дц. Для уменьшения Pnr следует применять высококаче­

ственные, т.е. с низкими значениями Кг, ГРЧ и увеличивать развязку

приемного и передающего трактов.

186

Мощность Рn2 = РпФ флуктуаций ЭПР пассивной помехи определя­

ется по эмпирической формуле, полученной на основе обработки ре­

зультатов экспериментов и связывающей средние квадратические зна­ чения череспериодной разности сигналов помехи crли с напряжением

помехи cru , периодом повторения Тп , длиной волны и коэффициентом

К, зависящим от типа пассивной помехи и погоды (ветер, осадки, а так­ же сезонные изменения). Поэтому

KTncrll

crлu =--л-

Флуктуации ЭПР пассивной помехи приводят к расширению спек­ тра отраженных сигналов. Этот спектр обычно описывают формулой

броса скоростей cr,, отражателей: cr/ =2crJл.. Ослабления влияния флук­

туаций на ОДЦ можно добиться применением логарифмических УПЧ. Мощность Рпз = Рпа помехи, вызываемой модуляцией сигнала по-

мехи при перемещении ДНА радиолокатора, может быть найдена, если

известна форма1(0) главного лепестка ДНА и угловая скорость его пе­

ремещения Q. Максимальное некомпенсируемое в дальнейшем изме­

нение пассивной помехи составит за период повторения

Pna можно использовать ограничение сигналов в УПЧ (до фазового де­

тектора) или ступенчатое сканирование ДНА. Движение ДНА вызывает расширение спектра отраженных сигналов, форма которого аппрокси­

мируется, как и в предыдущем случае, rауссовской кривой с дисперсией

cr} , от которой и зависит ширина спектра. При rауссовской ДНА

Мощность Рпч = ~~ск некомпенсированной помехи определяется с

учетом нестабильной работы узлов радиолокатора. Пусть на входе уст­ ройства подавления сигнал помехи u" = Umкr +U111 " cos <р • Тогда

Ли.= 1:<ри.1= и,,./sin q,/ Л<р. Считая /ли./m,. = И,,,.Л<р, получаем относи-

187

тельное изменение уровня помехи из-за нестабильности разности фаз q>

сигналовпомехиикогерентногогетеродинаI tun 1 =Лq>.

mn max

Рассмотрим в качестве примера возможные источники нестабильно­

сти в псевдокогерентном импульсном радиолокаторе (см. рис. 7.1 О, б). В этом радиолокаторе разность фаз q> =q>rpч - q>r - q>кr , где q>rpч - фаза сиг-

нала ГРЧ; q>r - фаза сигнала гетеродина; q>кг - фаза сигнала когерент­

ного гетеродина. Поэтому приращение разности фаз определяется как

Лq> =Лq>rрч - Лq>г - Лq>кг . Считая приращения фаз этих генераторов вза-

имно независимыми, можно рассматривать их влияние раздельно. Пола­ гая случайным характер флуктуации фаз генераторов, можно все же на малом отрезке Тп считать закон изменения частоты линейным, т.е.

ю(I)=ю0+[:iю(I)}.

d

Обозначая -ro(t) =а и рассматривая флуктуации частоты ГРЧ,

dt

находим, что Лq>гр•• = Лwrрчtи =аТпtи . Значение Лq>rрч должно быть

меньше величины, обратной коэффициенту подавления по напряжению

кпн: aTntи ~к~, т.е. а~( к/lНТПtи}-1 • Отсюда требование К допустимой

скорости ухода частоты ГРЧ:

!!_ frpчl ~(2хКпиТпtи)-1 •

1df niax

Аналогично можно сформулировать соответствующие требования

к стабильности частоты местного и когерентного гетеродинов с учетом

того, что эти генераторы работают на интервале времени lumax :

Кроме рассмотренных факторов на качество ОДЦ могут влиять

временные рассогласования сигналов при нестабильной работе модуля­

тора и неточном равенстве периода повторения и времени задержки

сигналов в устройствах ЧПВ.

188

При неточном равенстве периода повторения Т.1 и времени за­ держки ~ на выходе устройства ЧПВ действуют нескомпенсированные

импульсы общей длительностью 20\ •

1

Тогда требование к стабильности равенства времени задержки пе­

риоду повторения в устройствах подавления определяется соотношением

Мерой уменьшения влияния этого фактора является самосинхро­

низация генератора пусковых импульсов через линию задержки систе­

мы подавления.

Контрольные вопросы

7.1.Поясните методы уменьшения влияния пассивных помех в каналах высокой и промежуточной частот?

7.2.Какова стру'!(турная схема оптимального обнаружителя сигнала движущей­ ся цели на фоне коррелированных гауссовских помех?

7.3.Приведите классификацию систем ОДЦ.

7.4.Цель двигалась на РЛС, а затем направление ее движения изменилось так, что доплеровская частота отраженного сигнала уменьшилась в 2 раза. На какой угол изменилось направление движения цели?

7.5.Постройте точные и приближенные значения амплитуды Итr. биений ОДЦ

при непрерывном излучении когерентного сигнала, если v,. = 150 м/с ,

л = О,ОЗм, U /U,,,1 = 2, 1•..., 0.1, О.О1.

1112

7.6. Постройте спектр на выходе элемента сравнения ОДЦ при импульсном из­

лучении зондирующего сигнала, если И,,,1 = 1В, U1112 = 0,5В, tи =IОмкс,

F0 = 1ООООГц. для снучая: а) неподвижной цели; б) движущейся цели; в) не­

подвижной и движущейся целей.

7.7.Приведите классификацию когерентно-импульсных ОДЦ.

7.8.Какие сигналы используются в качестве опорных в ОДЦ с внешней коге­ рентностью?

189