4.12 Фильтровые и корреляционно-фильтровые системы сдц
4.12.1 Фильтровые системы сдц
Фильтровые системы СДЦ используются при высоких требованиях к помехозащищенности РЛС в условиях ПП. В этом случае РЛС, как правило, работает в режиме истинной внутренней когерентности и система СДЦ представляет собой режекторный фильтр (РФ) с АЧХ вида
Kрф(f) = С1/[Nо + Nпп(f)],
где С1 − постоянный коэффициент, Nпп(f) и Nо − спектральная плотность мощности пассивных помех и внутреннего шума приемника.
Такая характеристика называется гребенчатой, а РФ − гребенчатым фильтром подавления (ГФП) (см.рис.4.70).
Рис.4.70. АЧХ гребенчатого фильтра накопления (а) и АЧХ гребенчатого фильтра подавления (б)
Структура системы обработки сигналов с фильтровой СДЦ определяется способом накопления отраженных сигналов как важнейшего этапа оптимальной фильтрации. При некогерентном накоплении она имеет вид, представленный на рис.4.71,а, при когерентном − на рис.4.71,б.
При когерентном накоплении отраженных сигналов, принципиальная возможность которого появляется в случае использования истинной когерентности, роль ГФП могут выполнять устройства нормировки сигналов скоростных каналов с коэффициентом передачи Ki = 1/PПП вых i (здесь PППвыхi − мощность сигналов ПП на выходе i-го скоростного канала). В качестве таких устройств могут применяться схемы ШАРУ.
Использование устройств нормировки исключает необходимость применения систем компенсации действия ветра (СКДВ).
Рис.4.71. Системы обработки с фильтровой системой СДЦ
Некогерентное накопление используется с целью упрощения технической реализации системы обработки в случае, когда нет необходимости в использовании информации о скорости.
Гребенчатые фильтры подавления могут быть выполнены на линиях задержки с числом отводов через tз = Tп, равным числу импульсов в пачке М (М − число скоростных каналов численно равное числу импульсов в пачке), либо в виде последовательно соединенных РФ с заданной полосой режекции Пр и разносом по частоте, кратным Fп. Количество таких фильтров Пи/Fп ≈ Q (здесь Q − скважность импульсов).
Компенсация действия ветра осуществляется путем включения СКДВ на входе ГФП.
Скоростной канал представляет собой гребенчатый фильтр накопления (ГФН), настроенный на соответствующую доплеровскую частоту. Такой фильтр также может быть выполнен либо на ЛЗ с отводами (рис.4.72,а), либо на узкополосных фильтрах с полосой пропускания Пф ≈ Fп/M и разносом по частоте, кратным Fп (рис.4.72,б).
Рис.4.72. Схема гребенчатого фильтра накопления на линии задержки с отводами (а) и на узкополосных фильтрах (б)
Количество узкополосных фильтров для реализации одного ГФН должно быть равным Пи/Fп ≈ Q, а число скоростных каналов в системе обработки равно числу импульсов в пачке М.
Вапервом случае комплексные коэффициенты передачи выбираются таким образом, чтобы обеспечить подавление сигналов пачки из M импульсов. Это становится возможным при значениях argKi = 0 для i = 2m и для arg Ki = π для i = 2m+1, где m = 0, 1, 2...
Во втором случае полоса режекции Пр = 1/(МТп), а количество таких фильтров Пи/Fп ≈ Q (здесь Q − скважность импульсов). В обоих случаях принципиально необходимым является применение устройства компенсации действия ветра, которое включается на входе ГФН.
Важным достоинством режекторного фильтра (как подавителя системы СДЦ) является сохранение информации о дальности. Это связано с пропусканием широкого спектра частот сигнала, что сохраняет его импульсную структуру и позволяет судить о дальности по временному положению импульсов.
Однако при техническом воплощении ГФН возникает ряд технических трудностей. Особенно это относится к РЛС большой дальности действия, с низкой частотой повторения импульсов. Кроме того, для получения нужной частотной характеристики гребней ГФН требуется несколько достаточно совершенных устройств памяти (УЛЗ или потенциалоскопов), а также цепь обратной связи, что заметно усложняет схему устройства.
Нужную частотную характеристику «зуба» режекции проще получить с помощью обычного («дискретного») фильтра частотной селекции, полоса пропускания которого не меньше Fп/2 (сплошная линия на рис.4.73). Такой фильтр позволяет выделить лишь одну спектральную линию, положение которой определяется доплеровской частотой.
Рис.4.73. Частотная характеристика фильтра
Таким образом, суммарное количество узкополосных фильтров, потребное для реализации всех ГФН равно МQ. Эти фильтры настраиваются на разные частоты с разносом, равным Fп/М. Добротность их, особенно при работе системы СДЦ на промежуточной частоте, должна быть очень высокой. Например, при fпр= 30 МГц, M = 10, Fп = 300 Гц она составляет Qф = fпр/Пф ≈ 106. Такую высокую добротность можно обеспечить только лишь в пъезокерамических фильтрах.
Таким образом, сложность технической реализации как самой фильтровой системы СДЦ, так и РЛС в целом, является основным препятствием к широкому практическому применению таких систем.