Учебники / 1664-itog
.pdf
251
не произойдёт. Структурная схема одного из многих вариантов модуляционного приемника представлена на рисунке 10.4. На схеме М - модулятор, ФД - фазовый детектор.
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
4 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
МШУ |
|
|
СМ |
|
УПЧ |
|
Д |
|
|
|
ФД |
|
|
УПТ |
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г
3
~
Рисунок 10.4. Структурная схема модуляционного радиометра
Ниже приведены эпюры напряжений в характерных точ- ках схемы, построенные в предположении, что полезный сиг- нал на входе присутствует.
0
t
3
t
1
t |
2
t
4
t
5
t
Тцели
Рисунок 10.5. Эпюры напряжений в характерных точках модуляционно-
го радиометра
252
Модуляционный приемник нетребует особой стабильности усилительного тракта, но уступает оптимальным радиометрам по чувствительности.
Идея модуляционного радиометра заключается в том, что вне- шнийшуммодулируется,втовремякаквнутреннийшумнеподверга- ется модуляции, так как его источники расположены в схеме после модулятора.Приналичиивнешнего источникашумасуммарныйпро- цесс навыходеУПЧтакже оказываетсямодулированным. Модулиру- ющий сигнал выделяется детектором и поступает на фазовый детек- тор, навторойвходкоторого подаетсямодулирующийсигнал отгене- ратора. В результате при наличии внешнего сигнала на входе радио- метранавыходефазового детекторапоявляетсянапряжениепостоян- ного тока, котороеусиливаетсяи индицируется(см. рисунок10.5).
10.4.Чувствительность приёмников теплового радиоизлучения
Корреляционный и компенсационный приемники реали- зуют одну и ту же (оптимальную) процедуру обработки сигна- лов. Их чувствительности одинаковы. Поэтомуограничимся рас- четом чувствительности корреляционного приемника. Его уп- рощенная структурная схема представлена на рисунке 10.6.
x1 (t ) = s(t )+ n1 (t ) |
f |
F |
Х x2 (t ) = s(t )+ n2 (t )
Рисунок 10.6. Упрощенная структурная схема корреляционного прием-
ника
Определение минимально необходимой мощности сигна- ла на входе приемника связано с нахождением отношения сиг- нал/шум на выходе ФНЧ. Для этого последовательно вычисля-
ют спектры сигнала и шума на выходах элементов приемного тракта. Частотную характеристику линейной части приемника (до перемножения) будем считать прямоугольной с централь-
253
ной частотой ω0 . Спектральная плотность мощности сигнала и
шума на выходе линейного тракта описывается подобными же функциями. Коэффициент корреляции сигнала и коэффициент корреляции шума найдем как преобразование Фурье спектраль- ной плотности мощности. Получим
rС (τ ) = rШ (τ ) = ac (τ ) cosω0τ , |
|
|
|
sin ωτ |
|||||||||||||
где |
ac (τ ) = |
|
2 |
. |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωτ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Схема умножения производит преобразование вида |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y(t) = kx1 (t) x2 (t). |
|
|
|
|
|
||||||
При наличии сигнала на входе на ее выходе имеем |
|||||||||||||||||
у |
t |
) |
= k és2 |
t |
) |
+ s |
t |
én |
t |
) |
+ n |
t ù + n t |
n t |
ù |
|
||
|
( |
ë |
( |
|
( |
)ë |
( |
21 |
( )û |
1 ( |
) 2 ( |
|
)û . |
|
|||
Функцию корреляции |
By (τ ) процесса y(t) |
найдем путем |
|||||||||||||||
усреднения произведения |
|
y (t) y (t +τ ). После выполнения про- |
|||||||||||||||
межуточных вычислений и исключения составляющих удвоен- ной частоты 2ω0 , получим функцию корреляции процесса на выходе ФНЧ,
2 4 |
|
1 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
2 |
2 |
|
sin2 πDfτ |
||||
By (τ ) = k σ S |
+ |
|
k |
|
é2σ S |
(σ |
Ш1 |
+σ |
Ш 2 )+σ |
Ш1σ |
Ш 2 |
ù |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
π |
2 |
2 |
τ |
2 |
||||||||||||
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
(Df ) |
|
|||
Первое слагаемое полученного выражения |
B (τ ) = k2σ 4 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
S |
|
|
зависит только от входного сигнала и определяет спектральные составляющие полезного сигнала на выходе ФНЧ. Соответству- ющую спектральную плотность мощности найдем как преобра- зование Фурье BS (τ ) . Получим δ -функцию (рисунок 10.7).
δ (ω)σS4
f
Рисунок 10.7. Спектр выходного полезного сигнала
254
Поскольку спектр полезного сигнала сосредоточен в бес- конечно узкой полосе частот, он полностью проходит на выход ФНЧ. Таким образом, мощность полезного сигнала на выходе
ФНЧ
PS = k 2σ S4 .
Второе слагаемое в формуле для By (τ ) определяет спек- тральные составляющие шума на выходе ФНЧ,
1 |
2 é |
2 |
2 |
2 |
2 2 |
ù sin2 πDfτ |
||
BШ (τ ) = 2 k |
ë2σC |
(σ Ш1 +σ Ш 2 )+σ Ш1σ Ш 2 |
û |
|
|
|||
π 2 (Df )2 τ 2 |
||||||||
Полагая приемные каналы идентичными, так что |
||||||||
σ Ш2 1 = σ Ш2 2 = σ Ш2 , а также σ S2 |
=σ Ш2 , получим |
|||||||
|
BШ (τ ) = |
1 2 4 |
sin2 πDfτ |
|
|
|
||
|
2 k σ Ш |
|
|
|
|
|||
|
π 2 (Df )2 τ 2 |
|
|
|
||||
Соответствующую спектральную плотность мощности найдем как преобразование Фурье BШ (τ ) . График получившей- ся функции представлен на рисунке 10.8. В отличие от полез- ного сигнала спектр шума "размазан" по частоте.
F0 |
σ 4 |
= F f |
|
n |
0 |
f
2 f
Рисунок 10.8. Спектр шума на входе ФНЧ
Мощность шума равна площади под кривой спектральной плотности. Приравнивая ее BШ (0), найдем значения спектраль-
ной плотности в точке f=0. Получаем |
F0 |
= |
k2σ Ш4 |
. Полоса про- |
|
f |
|||||
|
|
|
|
пускания ФНЧ F значительно уже полосы линейной части
|
257 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η |
, |
|
DT =1,9TП |
|
DF |
× |
(10.6) |
||
|
Df |
|
||||
|
|
|
kИ |
|
||
где kИ - коэффициент использования площади антенны, η - ее коэффициент полезного действия,
TП - шумовая температура приемника, TП = kШ ×T0 .
Расчеты по формуле (10.6) показывают, что возможно раз- личение объектов с разностью кажущихся температур в едини- цы градусов.
258
11.ОСНОВЫ РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
ИРАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ
11.1.Общая характеристика средств радиопротиводействия и радиотехнической разведки
Радиотехническая разведка - это разведка РТС противни- ка с помощью пассивных (неизлучающих) средств. Радиотех- ническая разведка (РТР) решает следующие задачи:
1.Обнаружение работающих РТС.
2.Определение параметров излучения РТС (вид модуляции, не- сущая частота, период повторения).
3.Определение местоположения работающихРТС. На основании полученных данных делаются выводы о расположении против- ника, его численности, вооружении, перемещениях и намерениях, что необходимо для планирования военных операций.
Объектами наблюдения для станций радиотехнической разведки могут быть РТС любого вида. При дальнейшем изло- жении материала мы будем ориентироваться на радиолокаци- онную технику ввиду ее особого значения в вооружении совре- менных армий.
РТР осуществляется наземными, корабельными, воздуш- ными и космическими средствами.
Радиопротиводействие (РПД) - комплекс средств для
уменьшения эффективности работающих радиотехнических станций противника.
РПД осуществляется следующими средствами:
1.Создание активных и пассивных помех.
2.Изменение электрических свойств среды распространения ра- диоволн.
3.Уменьшение видимости радиолокационных целей. Радиотехническая разведка - область пассивной радиолока-
ции. Для определения местоположения используют либо пелен- гационный, либо разностно-дальномерный метод, либо их ком- бинации.
Пеленгационный метод может быть реализован при рас-
259
положении двух (или более) приемных пунктов на земной по- верхности, кораблях или самолетах.
Недостатком такого построения станций разведки являет- ся необходимость иметь линию связи междуразнесенными пун- ктами, что демаскирует их работу.
В некоторых случаях можно использовать один пеленга- тор, расположенный на движущемся носителе (корабле, само- лёте, спутнике), и создавать базу за счёт его движения.
При использовании разностно-дальномерного метода оп- ределения местоположения сигнал должен приниматься од- новременно по крайней мере в двух приемных пунктах. В на- земных разведовательных системах большой дальности дей- ствия это проблематично, так как они не могут одновременно облучаться главным лепестком ДНА локатора. В литературе описана американская разностно-дальномерная система PLSS, приемные пункты которой расположены на самолетах [20].
11.2. Дальность действия станций радиотехнической разведки
Радиотехническая разведка и радиопротиводействие яв- ляются важными составляющими радиоэлектронной борьбы, которая не объявляется и никогда не прекращается [20].
Дальность действия станции РТР находится по форму- лам, полученным в 1.9 для линий связи. Допустим, что между станцией РТР и разведуемой РЛС имеется прямая радиовиди- мость. Это типичный случай, если станция РТР находится на борту самолета или искусственного спутника Земли.Тогда рас- чет дальности действия можно провести по формуле 1.1, кото-
рую применительно к рассматриваемой ситуации запишем в виде
RMAX |
= |
|
PРЛСGРЛС S |
А |
|
(11.1) |
|
4π PПр MIN |
|
||||
|
|
|
|
где SА - эффективная приемная площадь антенны станции РТР,
260
PПр MIN - её реальная чувствительность.
Значение коэффициента усиления антенны РЛС, подстав- ляемое в формулу (11.1) зависит от того, по основному или бо- ковому излучению должна быть обеспечена разведка.
При работе наземных (корабельных) станций РТР по на- земным (корабельным) РЛС весьма вероятна ситуация, когда тре- буемая дальность действия превышает дальность радиогоризон- та, то есть условия прямой радиовидимости не выполняются.
Уменьшение мощности принимаемого сигнала относительно свободного пространства учитывается введением множителя ослабления L , который зависит от дальности, длины волны, метеоусловий и оценивается экспериментально [21],
PПр = PПр.св.пр.L .
При работе за пределами радиогоризонта множитель ос- лабления составляет десятки децибел как на наземных, так и на морских трассах. Обеспечение требуемой дальности действия в этих условиях - сложная техническая задача.
11.3. Структурная схема пеленгационного поста станции радиотехнической разведки
Структурная схема пеленгационного поста представлена на рисунке 11.1.
сист. обнаруж. пеленгатор
сист. анализа
ЭВМ
апп-ра связи
Рисунок 11.1. Структурная схема поста станции РТР