3.11.3 Потери за счет неоптимальности частотной характеристики линейной части приемника

Для максимизации качества обнаружения сигнала на фоне собственных шумов приемника частотная характеристика линейной части приемника (фильтра) должна удовлетворять условию:

K(f) = c·g^*(f)·exp(-j·t₀), (3.44)

где g^*(f) – комплексно-сопряженный спектр полезного сигнала с нулевым временем запаздывания; t₀ – время задержки сигнала в линейной части приемника; с – постоянный коэффициент.

Невыполнение этого условия вызывает уменьшение отношения сигнал-шум на выходе линейной части приемника, т.е. энергетические потери сигнала. Коэффициент потерь при этом можно представить в следующем виде:

L_пр = L_пр1·L_пр2·L_пр3·L_пр4, (3.45)

где частные коэффициенты потерь обусловлены следующими причинами:

L_пр1 – наличием побочных каналов приема;

L_пр2 – отличием формы АЧХ линейной части приемника от оптимальной;

L_пр3 – неоптимальностью ФЧХ приемника;

L_пр4 – расстройкой по частоте приемника и отраженного от цели сигнала.

При обнаружении узкополосных сигналов основной причиной потерь является описываемая коэффициентом L_пр2, при обнаружении широкополосных L_пр3.

3.11.4 Потери, обусловленные наличием побочных каналов приема

Наиболее опасный из побочных каналов приема – зеркальный. Другие побочные каналы становятся опасными только в том случае, если отношение несущей частоты зондирующего сигнала к промежуточной меньше 10:

f_н/f_пр < 10.

При отсутствии активных помех числовое значение верно следующее соотношение:

L_пр1 = 1 + K²_увч-cм(f_з)/(k²_увч-см(f₀)·K_пзк), (3.46)

где К_увч-см(f_з), К_увч-см(f_о) – коэффициенты передачи цепи со входа УВЧ до входа смесителя на зеркальной и основной частотах; К_пзк – коэффициент подавления сигнала по зеркальному каналу смесителем (для небалансных смесителей 0 дБ, для специальных балансных – до 20 дБ).

Данное соотношение справедливо при условии равномерности АЧХ высокочастотного тракта в пределах полосы пропускания УПЧ, которое выполняется в большинстве практических случаев. Из него следует, что при отсутствии активных помех L_пр1 < 3 дБ.

При работе РЛС в условиях активных помех наличие зеркального канала может привести к значительному увеличению этого вида потерь.

Побочные каналы приема оказывают влияние и на помехозащищенность РЛС в условиях пассивных помех (рис.3.64). Вопросы, связанные с обеспечением помехозащищенности РЛС будут рассматриваться на последующих занятиях.

К мерам, обеспечивающим снижение рассматриваемого вида потерь, можно отнести следующие.

1).Повышение избирательности цепи со входа УВЧ до смесителя. Для достаточно эффективного подавления зеркального канала приема полоса пропускания этой цепи должна быть значительно меньше промежуточной частоты. В диапазоне СВЧ для выполнения этого условия между УВЧ и смесителем включают преселектор с требуемой полосой пропускания. Когда по тем или иным причинам сужение полосы пропускания нецелесообразно (например, в РЛС с перестройкой частоты) для подавления зеркального канала применяется многократное (двойное) преобразование частоты. Значение первой промежуточной частоты при этом выбирают из условия эффективного подавления зеркального канала, а значение второй промежуточной частоты - из условия возможности реализации требований к добротности фильтров УПЧ.

2). Применение специальных схем преобразователей частоты, в частности использование балансных смесителей (рис.3.65).

Рис.3.64. Побочные каналы приема.

Рис.3.65. Структурная схема балансного смесителя.

Числовое значение коэффициента потерь L_пр2 в общем случае определяется соотношением:

где (P_c/P_ш)_о, (P_с/P_ш)_р – отношение сигнал-шум на выходе фильтра с оптимальной и реальной АЧХ соответственно.