2.3.2. Дальность действия рлс в условиях импульсных помех

Задача обнаружения полезного сигнала при наличии импульс­ных помех (ИП) может быть сведена к задаче обнаружения на фоне белого гауссова шума и мешающего сигнала со случайными начальной фазой и амплитудой. Решение подобной задачи приве­дено в [3]. Если аппаратура защиты РЛС от ИП реализует алго­ритм оптимальной обработки, то воздействие ИП приводит к сни­жению отношения сигнал—шум на входе устройства сравнения с порогом в раз (здесь — коэффициент корреляции полезного и мешающего сигналов). Для случая, когда меша­ющим сигналом является импульсная помеха, коэффициент кор­реляции определяется соотношением

где — комплексная огибающая пачки полезных импульсов, отраженных от цели;

— комплексная огибающая пачки помеховых импульсов, поступивших на вход приемника за время облучения цели.

Реальная аппаратура защиты РЛС от ИП реализует алгоритм обработки, отличный от оптимального. Поэтому отношение сиг­нал—шум в реальных условиях при воздействии ИП уменьшает­ся в раз,

где — коэффициент, учитывающий возникновение дополнительных потерь в отношении сигнал—шум из-за неоп­тимальности устройства защиты от ИП. С учетом последнего соотношения можно записать уравнение

радиолокации в условиях ИП

(2.37)

2.4. Дальность действия рлс в условиях маскирующих пассивных помех

При работе РЛС в условиях ПП в приемный тракт станции включается система защиты от пассивных помех. Наиболее уни­версальной системой защиты от ПП является система селекции движущихся целей (СДЦ), осуществляющая селекцию сигналов по частоте Доплера. Режим работы РЛС с включенной системой СДЦ принято называть когерентным, а с выключенной — ампли­тудным. Когерентный режим работы имеет ряд особенностей, ко­торые необходимо учитывать при оценке дальности действия РЛС в условиях ПП. Эти особенности состоят в следующем. Во-первых, значение коэффициента передачи полезного сигнала (но мощнос­ти) в когерентном режиме зависит от радиальной составляю­щей скорости цели. Так, например, нормированное значение этого коэффициента для оптимальной скорости равно еди­нице, а для слепой — нулю. В общем случае

Конкретный вид зависимости определяется скоростной характеристикой системы СДЦ.

Поскольку величина радиальной скорости заранее неизвестна, то при оценке возможностей РЛС по обнаружению целей в усло­виях ПП необходимо использовать среднее значение нормирован­ного коэффициента передачи полезного сигнала

где — плотность распределения вероятностей радиальных скоростей цели.

Величина, обратная определяет дополнительные потери энергии полезного сигнала при прохождении его через систему СДЦ

Во-вторых, при переходе в когерентный режим изменяется уро­вень шумов, пересчитанный на выход приемного тракта. Если в амплитудном режиме он равен (при условии, что коэффициент передачи полезного сигнала равен единице), то в когерентном он равен (здесь — коэффициент потерь в приемном тракте с включенной системой СДЦ при оптимальной ско­рости цели). Отношение в дальнейшем будем называть коэффициентом изменения потерь при включении системы СДЦ. В-третьих, обнаружение сигналов от целей осуществляется не только на фоне собственных шумов, но и на фоне нескомпенсированных остатков ПП, эквивалентная спектральная плотность которых

(2.38)

где _- мощность сигнала, отраженного от источников ПП, находящихся в том же импульсном объеме, что и цель, на входе приемного тракта;

— мощность нескомпенсированных остатков ПП

на выходе приемного тракта (выходе системы СДЦ);

—шумовая (эквивалентная) ширина спектра неском­пенсированных остатков ПП;

— коэффициент подавления ПП системой СДЦ. Шумовая ширина спектра нескомпенсированных остатков ПП оп­ределяется выражением

где — амплитудно-частотная характеристика приемного тракта с включенной системой СДЦ;

— длительность зондирующего импульса;

— средний коэффициент передачи по­лезного сигнала при условии, что распределение вероят­ностей радиальных скоростей целей равномерное. С учетом соотношения для эквивалентная спектральная плот­ность нескомпеноированных остатков ПП

где — коэффициент улучшения отношения сигнал—помеха системой СДЦ;

— энергия сигнала ПП на входе приемного тракта. Таким образом, суммарный мешающий фон, пересчитанный на выход приемного тракта, определяется выражением

(2.39)

В-четвертых, изменяется требуемое отношение сигнал—шум на выходе приемного тракта вследствие того, что при работе в усло­виях ПП может быть снижено требование к качеству обнаруже­ния, а также из-за изменения статистики смеси сигнала и шума на выходе приемного тракта. Требуемое отношение сигнал—шум на выходе приемного тракта в дальнейшем будем обозначать:

— при выключенной системе СДЦ (амплитудный режим); — при включенной системе СДЦ и отсутствии ПП;

— при включенной системе СДЦ и наличии ПП.

С учетом отмеченных особенностей когерентного режима мак­симальную дальность действия РЛС в условиях ПП можно определить из уравнения радиолокации в режиме обзора (2.21) путем подстановки в него соотношения (2.39) и замены на

(2.40)

С целью упрощения последующих выкладок перейдем к коэффи­циенту сжатия зоны обзора _(2.41) При записи (2.41) учтено уравнение (2.21).

Выразим параметры, входящие в правую часть выражения (2.41), через и . Произведение определяет энергию порогового сигнала при работе РЛС в амплитудном режиме. Поэтому

(2.42)

где —коэффициент пропорциональности, числовое значение которого определяется параметрами РЛС.

Энергия сигнала, отраженного от источников ПП, находящихся на удалении от РЛС:

(2.43)

где —среднее значение суммарной эффективной поверхности источников ПП, находящихся в том же импульсном объеме, что и цель.

Подставляя соотношения (2.42) и (2.43) в выражение (2.41) и ре­шая последнее относительно , получаем

(2.44) Уравнение (2.44) позволяет определить дальность действия РЛС в условиях ПП при известных параметрах системы защиты от ПП, РЛС и источников ПП. Из уравнения видно, что при

обнаружение целей в условиях ПП невозможно.

Используя (2.44), можно решить целый ряд задач, возникаю­щих при проектировании РЛС и в ходе ее эксплуатации.

Задача №1. Предъявление требований к аппаратуре защиты от ПП

Из уравнения (2.44) следует, что для обеспечения заданной значение требуемого коэффициента улучшения должно удов­летворять условию

(2.45)

В ТТД современных РЛС для характеристики эффективности работы устройства защиты от ПП часто приводится коэффициент подпомеховой видимости , определяемый как отношение мощ­ности помехи к мощности полезного сигнала на входе приемника, при котором цель обнаруживается с заданным качеством. Сформулированное таким образом определение математически представляется в виде

Используя записанные соотношения, установим связь коэффициента улучшения с коэффициентом подпомеховой видимости. С учетом соотношения (2.42) и (2.43)

поэтому можно трактовать как отношение среднего значения суммарной эффективной поверхности источников ПП, находящих­ся в импульсном объеме РЛС, к среднему значению эффективной поверхности цели, при котором цель обнаруживается с заданным качеством. Используя это определение , из (2.44) можно по­лучить соотношение

(2.46)

Учитывая, что

(2.47)

Задача № 2. Оценка степени снижения дальности