8. Модели пачек сигналов. (по методичке “Отражение радиосигналов”)

Совокупность отражённых сигналов обычно называют пачкой сигналов или пакетом. Если обозначить ω - угловую скорость вращения антенны, то время, в течение которого антенна пройдёт угол α₀, равный ширине диаграммы направленности по уровню половины излучаемой мощности, составит

T₀ = α₀ /ω ,

число импульсов в пределах этого угла

где T_П - период повторения импульсов РЛС. Обычно под числом N₀ понимают число импульсов в пакете.

Вследствие флюктуаций ЭПР амплитуда импульсов в пакете тоже флюктуирует. Характер флюктуаций зависит от соотношения времени корреляции флюктуаций ЭПР τ₀, T_П и Т₀.

*Эффекти́вная пло́щадь рассе́яния - площадь некоторой фиктивной плоской поверхности, расположенной нормально к направлению падающей плоской волны и являющейся идеальным и изотропным переизлучателем, которая, будучи помещена в точку расположения цели, создаёт в месте расположения антенны радиолокационной станции ту же плотность потока мощности, что и реальная цель.

*Плотность потока мощности [Вт/м²]

При τ₀ < T_П все амплитуды импульсов в пакете являются некоррелированными. В этом случае говорят, что флюктуации являются «быстрыми» (рис. 34).

Форма огибающей импульсов в этом случае искажается, что ухудшает точность измерения угловой координаты цели. При τ₀ > Т₀ все амплитуды импульсов в пакете сильно коррелированы. Такие флюктуации называют «дружными». Форма огибающей пакета при дружных флюктуациях не искажается. Для РЛС кругового обзора обычно Т_обз>>τ₀, где Т_обз - время обзора. В этом случае некоррелированными являются амплитуды импульсов, принадлежащих различным пакетам.

Если РЛС работает на неизменной несущей частоте, то флюктуации обычно являются дружными внутри одного пакета. Однако флюктуации становятся быстрыми при смене несущей частоты от импульса к импульсу. При изменении рабочей частоты меняется положение «блестящих точек» на поверхности цели, и сигналы элементарных отражателей приходят в точку приёма с новыми фазовыми соотношениями. Обычно изменение частоты на 10% является достаточным для разрушения корреляции амплитуд импульсов пакета.

Знание закона распределения ЭПР и характера флюктуаций отражённых сигналов необходимо при расчёте вероятности обнаружения цели. Необходимо отметить, что быстрофлюктуирующие сигналы лучше обнаруживаются при больших отношениях сигнал/шум, а дружнофлюктуирующие— при малых отношениях сигнал/шум.

Это иллюстрируется рис. 35, на котором приведена зависимость вероятности правильного обнаружения D от отношения сигнал/шум по мощности а² для типового случая (F — вероятность ложной тревоги). Кривые рис. 35 можно объяснить следующим образом. В случае быстрых флюктуаций (кривая 1) результат суммирования (накопления) каждой пачки сигналов примерно определяется суммой их средних значений, так как все сигналы внутри пачки принимают независимые значения. Если отношение сигнал/шум в среднем мало, то такая пачка очень редко обнаруживается на фоне шумов. При больших отношениях сигнал/шум она, наоборот, всегда надёжно обнаруживается. В случае дружных флюктуаций (кривая 2) результат накопления сигналов внутри пакета от обзора к обзору будет резко отличаться, так как в этом случае все сигналы внутри пакета примерно одинаковы, а сигналы разных пакетов независимо флюктуируют. При этом некоторые пакеты будут обнаруживаться при малом (в среднем) отношении сигнал/шум, если ЭПР вследствие флюктуаций примет большое значение, зато при большом отношении сигнал/шум могут наблюдаться пропуски (необнаружение) пакетов.