- •3.9 Тракт приема радиолокационных сигналов
- •3.9.1 Принципы построения тракта приема и фильтрации радиолокационных сигналов
- •3.9.2 Основные технические параметры приемного устройства и их влияние на боевые возможности рлс
- •3.10 Система апч рлс
- •3.10.1 Назначение, классификация и основные характеристики систем апч
- •3.10.2 Принципы построения структурных схем систем апч
- •3.11 Потери в тракте приема радиолокационных сигналов
- •3.11.1 Методика учета потерь в тракте приема радиолокационных сигналов
- •3.11.2 Потери в тракте высокой частоты
- •3.11.3 Потери за счет неоптимальности частотной характеристики линейной части приемника
- •3.11.4 Потери, обусловленные наличием побочных каналов приема
- •3.11.5 Потери, обусловленные неоптимальностью формы ачх
- •3.11.6 Потери, обусловленные расстройкой приемника по частоте
- •3.12 Накопители радиолокационных сигналов
- •3.12.1 Назначение и классификация накопителей радиолокационных сигналов
- •3.12.2 Оптимальный фильтр для последовательности видеоимпульсов
- •3.12.3 Аналоговые накопители как квазиоптимальные фильтры для последовательности видеоимпульсов
- •3.13 Когерентное накопление радиолокационных сигналов
- •3.13.1 Оптимальная и квазиоптимальная фильтрация когерентных последовательностей импульсных сигналов
- •3.13.2 Корреляционно-фильтровая обработка когерентной последовательности радиоимпульсов
- •3.13.3 Когерентное накопление импульсных сигналов с неизвестным доплеровским сдвигом по частоте
- •3.14 Некогерентное накопление радиолокационных сигналов
- •3.14.1 Общие сведения об оптимальной обработке некогерентной пачки импульсов
- •3.14.2 Число эффективно накапливаемых импульсов и коэффициент различимости в рлс кругового обзора
- •3.15 Особенности построения систем обработки широкополосных зондирующих сигналов
- •3.15.1 Обработка сигналов с линейной частотной модуляцией
- •3.15.2 Обработка сигналов с фазовой модуляцией
3.12.2 Оптимальный фильтр для последовательности видеоимпульсов
Известно, что принимаемый сигнал в импульсных РЛС представляет собой последовательность радиоимпульсов. Если считать эту последовательность когерентной и подать ее на когерентный (фазовый или синхронный) детектор, то на его выходе образуется последовательность видеоимпульсов. Построим для нее оптимальный фильтр, считая огибающую последовательности прямоугольной.
Итак, сигнал представляет собой прямоугольную последовательность N прямоугольных видеоимпульсов (ВИ) (рис.3.69). В качестве оптимального фильтра для нее подберем линейную систему, импульсная характеристика (т.е. отклик на единичный импульс) которой воспроизводит в некотором амплитудном масштабе форму этого симметричного сигнала.
Рис.3.68. Структурная схема оптимального фильтра (ОФ) для последовательности видеоимпульсных сигналов
На рис.3.68 показана структурная схема оптимального фильтра (ОФ) для последовательности видеоимпульсных сигналов. Она состоит из фильтра, оптимальному единичному видеоимпульсу (интегрирующего, задерживающего на длительность импульса и вычитающего устройств) и системы из одного задерживающего на время (N – 1)T устройства с N – 2 равномерно расположенными отводами и суммирующего устройства.
Рис.3.69. Временные диаграммы напряжений в ОФ при действии на вход последовательности N импульсов (N=5)
При действии на вход сигнала в виде последовательности прямоугольных видеоимпульсов (рис.3.69) каждый из импульсов преобразуется оптимальным ему фильтром в треугольный импульс длительности 2 и амплитуды V4 = V1.
Последовательность таких импульсов задерживается соответственно на время Т, 2Т, 3Т и, наконец, (N-1)T. Эти задержанные последовательности складываются в сумматоре с исходной и между собой, образуя треугольную (т.е. с треугольной огибающей) последовательность 2N-1 треугольных импульсов S9.
Пиковое значение выходного сигнала равно амплитуде равно амплитуде центрального импульса V9= NV4, которая в N раз превосходит пиковое значение (амплитуду) импульса на выходе оптимального фильтра для одиночного импульса.
Шумы же будут складываться в сумматоре по иному закону. Для его определения рассчитаем по формуле
автокорреляционную функцию (АКФ) шума на выходе сумматора. Так как ОФ для прямоугольного видеоимпульса (см.рис.3.70) имеет импульсную характеристику h4(t) = 1(t) – 1(t – ), то легко рассчитать АКФ выходного шума (рис.3.70):
R4(t) = (No/2) (-t) при t,
R4(t) = 0 при t .
Следовательно, два мгновенных значения шума, разделенных интервалом времени, равным длительности импульса или превышающим ее полностью некоррелированы.
Рис.3.70. АКФ шума на выходе ОФ для прямоугольного импульса
Шум на выходе сумматора представляет собой сумму N шумовых колебаний, поступивших на его вход с ОФ для импульса в рассматриваемый момент времени и с задержками, кратными периоду повторения: 1
Поскольку Т >> , то все слагаемые выходного шума, будучи случайными, некоррелированы. Поэтому они суммируются по мощности (дисперсии):
92 = N·42.
Таким образом, в оптимальном фильтре для огибающей последовательности сигнал увеличивается в N раз по напряжению, т.е. в N2 раз по мощности, а шум – N раз по мощности. Арифметическое суммирование сигнала и алгебраическое суммирование шума объясняется регулярностью (не случайностью) первого и некоррелированностью второго. Следовательно, отношение сигнал-шум по мощности возрастает в N раз:
q92 = V92/92 = (N·V4)2/(N·42) = N·q42
Устройство, в котором суммирование в ОФ для огибающей последовательности колебаний, сдвинутых на время, кратное периоду повторения сигналов, иначе называют идеальным накопителем.