5.7.4. Влияние нестабильностей аппаратуры на эффективность сдц

Виды нестабильностей. Основными нестабильностями, влияю­щими на эффективность СДЦ при внутренней когерентности, яв­ляются:

нестабильность частоты импульсного генератора передатчика или изменение фазы от импульса к импульсу в усилителе мощ­ности;

нестабильность частоты местного и когерентного гетеродинов;

неидеальность фазовой синхронизации когерентного гетеро­дина;

нестабильность длительности импульса;

нестабильность амплитуды зондирующих импульсов;

нестабильность периода повторения импульсов;

рассогласование задерживающего и прямого каналов в устрой­стве ЧПК.

Рассмотрим влияние перечисленных нестабильностей на эф­фективность работы системы СДЦ на базе устройства ЧПК с од­нократным вычитанием.

Нестабильность частоты импульсного генератора передатчика.

При изменении частоты передатчика от импульса к импульсу ус­редненный за длительность импульса коэффициент корреляции сигналов на входе схемы вычитания устройства ЧПК

(5.23)

где —изменение частоты передатчика в интервале (раз-

ность несущих частот смежных зондирующих импульсов);

— длительность зондирующего импульса. С учетом (5.23) предельно достижимый коэффициент подавле­ния

При условии последнее соотношение можно упрос-

тить:

Если нестабильности носят случайный характер, то необхо­димо заменить средним квадратическим значением :

Из этого соотношения можно определить требования к ста­бильности частоты импульсного генератора передатчика:

(5.24)

Если коэффициент подавления ПП определить как отношение мощности сигналов ПП на входе системы СДЦ к пиковой мощ­ности нескомпенсированных остатков, то в выражение для следует подставить значение , соответствующее концу импульса

Так как

то коэффициент подавления в рассматриваемом случае

(5.25)

Нестабильность фазового сдвига в усилителе мощности. При наличии случайного фазового сдвига коэффициент корреляции отраженных сигналов в смежных периодах зондирования При малых значениях

откуда

При независимых от зондирования к зондированию флюктуациях фазового сдвига в усилителе мощности из последнего соот­ношения следует

(5.26)

где —среднее квадратическое значение фазового сдвига в усилителе мощности.

Из соотношения (5.26) можно определить требования к ста­бильности фазового сдвига в усилителе мощности:

(5.27)

Нестабильность частоты местного и когерентного гетеродинов.

Коэффициент междупериодной корреляции сигналов на входах схемы вычитания устройства ЧПК, обусловленный нестабиль­ностью частот гетеродинов, определяется соотношением

где — нестабильность частоты гетеродина в интервале

— время запаздывания отраженного смотала. При соотношение для будет иметь вид

(5.28)

Требование к стабильности частот гетеродинов определяется соотношением

(5.29)

Неидеальность фазовой синхронизации когерентного гетероди­на. Влияние ошибок навязывания фазы зондирующего сигнала когерентному гетеродину на реализуемый коэффициент подавле­ния аналогично влиянию нестабильности фазового сдвига в уси­лителе мощности. Поэтому

(5.30)

Нестабильность длительности импульса. Влияние этого вида нестабильности на качество подавления сигналов ПП иллюстри­руется рис. 5.23а. Предельное значение в данном случае мож­но определить следующим образом:

где — относительное изменение длительности зондирующего сигнала в смежных периодах зондирования. При записи последнего соотношения учтено, что амплитуда сигнала на выходе согласованного фильтра пропорциональна его длительности при всех прочих равных условиях.

Требование к стабильности длительности импульса при неза­висимых флюктуациях определяется выражением

(5.31)

где – среднее квадратическое отклонение длительности зондирующего сигнала от номинального значения.

Рис. 5.23. Влияние на качество подавления ПП: а — нестабильности длительнос­ти импульса; б—нестабильности периода повторения импульсов

Нестабильность амплитуды зондирующих импульсов. Предель­ное значение , обусловленное флюктуациями амплитуды зон­дирующих импульсов

где — номинальное значение амплитуды зондирующих импульсов;

— относительное изменение амплитуды зондирующих импульсов в смежных периодах зондирования. При неза­висимых флюктуациях дисперсия равна сумме дис­персий амплитуд смежных зондирующих импульсов. Требование к стабильности амплитуды определяется выраже­нием

(5.32)

Нестабильность периода повторения импульсов. Этот вид не­стабильности приводит к появлению на выходе устройства ЧПК нескомпенсированных остатков в виде двух импульсов (рис. 5.23б) длительностью , равной разности смежных периодов повторе­ния зондирующих импульсов. На выходе двухполупериодного вы­прямителя образуются два импульса одной полярности общей Длительностью . Последующие цепи производят их усредне-

ние (для наглядности рассуждений считаем, что оптимальная фильтрация одиночного импульса пачки производится после сис­темы СДЦ так, что амплитуда уменьшается до . Следовательно, предельное значение коэффициента подавления, обусловленное изменением периода (частоты) повторения:

Требование к стабильности периода повторения определяется выражением

(5.33)

Временное рассогласование задерживающего и прямого кана­лов в устройстве ЧПК приводит к таким же результатам, что и изменение периода повторения. Поэтому требование к стабиль­ности задержки в УЛЗ определяется соотношением (5.33).

Методика учета нестабильностей. Все рассмотренные факторы, влияющие на качество подавления ПП, являются независимыми, и результирующий коэффициент подавления может быть найден следующим образом:

(5.34)

_где — частный коэффициент корреляции,

учитывающий вли­яние i-го фактора, снижающего.

Соотношение (5.34) представим в виде

где

При достаточно больших частных коэффициентах корреляции (случай, представляющий практический интерес)

поэтому

Из последнего соотношения следует

(5.35)

_где — предельно достижимый коэффициент подавления ПП за счет -го фактора.

Не трудно показать, что соотношение (5.35) справедливо для систем СДЦ с любой кратностью вычитания. Его можно исполь­зовать для расчета коэффициента подавления, реализуемого в ре­альных системах СДЦ. При этом в качестве факторов, снижаю­щих , помимо перечисленных в данном параграфе, следует учитывать:

флюктуации отраженных сигналов за счет взаимного переме­щения элементарных источников ПП и вращения антенны;

расширение спектра флюктуаций из-за ограничения сигналов ПП в приемном тракте до схемы вычитания устройства ЧПК.

Для учета влияния ограничения сигналов ПП можно исполь­зовать семейство зависимостей, приведенных на рис.5.11. Значе­ние при этом определяется с учетом флюктуации сигналов ПП до входа ограничителя: