2015-09-06
912
До основних характеристик будь-якої системи СРЦ відносяться:
1. Швидкісна характеристика, що є залежністю коефіцієнта передачі корисного сигналу по потужності Р с вых/ Р с вх від радіальної швидкості (частоти Доплера) К с Р = f (V r) або K с Р = f (F д), тобто
де Рс вх, Р с вых - потужність корисного сигналу на вході і виході системи відповідно.
Якість проходження корисного сигналу через систему СРЦ визначається коефіцієнтом передачі корисного сигналу.
Швидкісна характеристика системи СРЦ залежить від кратності віднімання сигналів, яка визначається числом послідовно включених пристроїв ЧПК.
2. Якість придушення пасивних перешкод визначається коефіцієнтом її придушення
де Р пп вх, Р пп вых - потужність пасивних перешкод на вході і виході системи СРЦ відповідно.
3. Як загальний показник ефективності системи СРЦ можна використовувати коефіцієнт поліпшення відношення сигнал-перешкода
який показує, в скільки разів відношення сигнал/перешкода на виході СРЦ більше відношення сигнал/перешкода на її вході.
4. Коефіцієнт підперешкодової видимості К пв є відношення, що показує наскільки середня потужність сигналу від цілі Р Свх на вході приймача може бути слабкішим інтенсивності пасивної перешкоди Р Пвх на вході приймача, при якому забезпечується виявлення сигналу із заданою вірогідністю правильного виявлення D = D зад і помилкової тривоги F = Fзад. Вірогідність правильного виявлення і помилкової тривоги звичайно вибирає рівними D = 0,5 і D = 0,8, F = 10-6.
К пв = Р пвх/ Р свх │ D = D зад, │ F = F зад
Виходячи з цього визначення витікає, що K пв характеризує здатність РЛС знаходити сигнал на фоні інтенсивних пасивних перешкод. Цей параметр залежить не тільки від характеристик режекторних фільтрів, але і від використовуваного алгоритму виявлення.
5. k L - коефіцієнт зміни втрат при включенні системи СРЦ. Числове значення k Lзалежить від технічної реалізації пристроїв ЧПК і складає в середньому 3-5 дБ. Остання цифра відноситься до систем СРЦ, у яких пристрій ЧПК виконаний на потенціалоскопах. Якщо в системі СРЦ на відеочастоті використовується тільки один канал (без розділення на канали квадратури), то коефіцієнт втрат k Lдодатково збільшується на 2 дБ.
5. Структурна схема пристрою системи селекції рухомих цілей (СРЦ) з еквівалентною внутрішньою когерентністю з черезперіодним відніманням (ЧПВ) на відео частоті (рис. 4.44)
Схема призначена для компенсації пасивної перешкоди.
У цій схемі на фазовий детектор (ФД) подається напруга з виходу ППЧ приймального пристрою РЛС і опорна напруга, яка формується когерентним гетеродином. Частота когерентного гетеродина в пристроях СРЦ з черезперіодним відніманням (ЧПВ) на відеочастоті рівна частоті сигналу, тобто проміжній частоті приймального пристрою.
Амплітуда і полярність вихідних сигналів ФД визначається амплітудою вхідних сигналів і різницею фаз сигналу (перешкоди) і опорної когерентної напруги. Якщо початкова фаза сигналу (перешкоди) залишається незмінною від періоду до періоду ΏД = 0 (частота Доплера рівна нулю), то послідовність імпульсів на виході ФД матиме постійну амплітуду. Якщо ж сигнал (перешкода) має регулярну межперіодноє зміну фази Δφ = ΏД T П, то послідовність імпульсів на виході ФД буде промодульована частотою пульсацій F пульс = F Д − kF П, де k − [ F Д/ F П] −ціла частина відношення.
Якщо послідовність імпульсів подати на входи схеми віднімання: на один вхід безпосередньо, а на інший - через лінію затримки на період проходження, то перешкода поточного періоду проходження компенсуватиметься затриманою перешкодою попереднього періоду проходження.
6. Структурна схема пристрою системи селекції рухомих цілей (СРЦ) з зовнішньою когерентністю з черезперіодним відніманням (ЧПВ) на відеочастоті (рис. 4.46)
Схема призначена для компенсації пасивної перешкоди.
Структурна схема пристрою СРЦ із зовнішньою когерентністю з ЧПВ на відеочастоті показана на рис.4.46.
Її відмінність від пристрою СРЦ з еквівалентною внутрішньою когерентністю полягає у тому, що когерентний гетеродин фазується не зондуючим імпульсом, а прийнятим перешкодовим коливанням. При такому фазуванні в когерентну напругу вводиться як випадкова початкова фаза сигналу φi так і регулярна зміна фаз перешкоди ΏДС Т П, обумовлене переміщенням хмари відбивачів під дією вітру. При цьому відпадає необхідність в СКДВ, що є істотною гідністю пристроїв СРЦ із зовнішньою когерентністю. Проте коефіцієнт придушення перешкоди в такому пристрої буде нижчим, ніж в пристрої СРЦ з внутрішньою когерентністю. Це обумовлено тим, що в пристрої СРЦ із зовнішньою когерентністю в когерентну напругу вводяться всі випадкові флюктуації фази перешкоди, через що флюктуації амплітуди перешкоди на виході ФД зростають і її спектр розширяється. Крім того, в такому пристрої мають місце передні кромки перешкоди, що не компенсуються, а роздільна здатність РЛС по дальності погіршується в два рази, оскільки для виключення компенсації корисного сигналу в ланцюг фазування когерентного гетеродина вводиться затримка приблизно на тривалість імпульсу τи. В результаті коли початкова частина напруги перешкоди поступає на вхід ФД, когерентний гетеродин ще не збалансований, унаслідок чого передня кромка на виході ФД флюктує по амплітуді від періоду до періоду проходження і не компенсується в схемі ЧПВ.
7. Пристрій черезперіодної компенсації (ЧПК) з однократним та двократним відніманням (рис. 4.53)
Пристрій призначений для компенсації пасивної перешкоди.
У аналогових системах СДЦ пристрою черезперіодного віднімання (ЧПВ) або черезперіодної компенсації (ЧПК) можуть бути реалізовані на віднімаючих потенціалоскопах і на ультразвукових лініях затримки (УЛЗ). Еквівалентні структурні схеми таких ЧПВ з одноразовим і двократним відніманням представлені на рис.4.53.
До складу пристроїв входять: лінії затримки та віднімаючі потенціалоскопи (схема віднімання).
Якщо послідовність імпульсів подати на входи схеми віднімання: на один вхід безпосередньо, а на інший - через лінію затримки на період проходження, то перешкода поточного періоду проходження компенсуватиметься затриманою перешкодою попереднього періоду проходження.
8. Пристрій черезперіодної компенсації (ЧПК) на ультразвукових лініях затримки (УЛЗ) (рис. 4.54)
Пристрій призначений для компенсації пасивної перешкоди.
Особливості технічної реалізації пристроїв ЧПК на ультразвукових лініях затримки (УЛЗ).
Швидкість розповсюдження звуку значно менше швидкості світла, що дозволяє реалізувати достатньо великий час затримки при прийнятних розмірах лінії.
Структурна схема пристрою ЧПК на УЛЗ показана на рис.4.54. У УЛЗ електромагнітна енергія перетвориться в енергію ультразвукових коливань за допомогою вхідного п'єзоелектричного перетворювача (кристали кварцу, титанату барію і т.д.). Вихідний перетворювач здійснює зворотне перетворення.
Як звукопровід можуть застосовуватися: ртуть, вода, плавлений кварц, монокристали солей NaCl, KCl, BaF 2 і ін. Для зменшення габаритів в ній використовують багатократні віддзеркалення.
9. Пристрій черезперіодної компенсації (ЧПК) на потенціалоскопах (рис. 4.60)
Пристрій призначений для компенсації пасивної перешкоди.
До складу пристрою ЧПК входять (рис.4.60):
− віднімаючий потенціалоскоп
− пристрій розділення вхідних і вихідних сигналів, включаюче фільтр-пробку і контур навантаження;
− модулюючий гетеродин;
− синхронний детектор;
− підсилювачі вхідних і вихідних сигналів;
− генератор спіральної розгортки.
10. Будова віднімаючого потенціалоскопа (рис. 4.58)
Віднімаючий потенціалоскоп (ВП) є електронно-променевою трубкою з електростатичним фокусуванням і електромагнітним управлінням променем (рис.4.58).
Вхідні сигнали подаються на сигнальну пластину і записуються на діелектричній мішені у вигляді потенційного рельєфу. Мішень виконана з матеріалу з високим поверхневим опором, що виключає розтікання зарядів по мішені, і з коефіцієнтом вторинної емісії k эм більшим одиниці. Колектор знаходиться під позитивним потенціалом щодо мішені і створює для вторинних електронів, що пройшли бар'єрну сітку, прискорююче поле.
Процеси в потенціалоскопі за відсутності вхідних сигналів: первинний потік електронів, створюваний електронною гарматою, потрапляючи на ділянку мішені, вибиває з нього вторинні електрони, число яких завжди більше первинних (k эм > 1). Оскільки поле в просторі мішень-бар’єрна сітка в початковий момент відсутнє, майже всі електрони потраплять на колектор, і вторинний струм буде більше первинного. Це приведе до того, що ділянка мішені заряджатиметься позитивно. У міру збільшення потенціалу мішені наростає гальмуюче поле для вторинних електронів і число тих з них, які можуть піти до колектора, зменшується. Процес продовжуватиметься до тих пір, поки на мішені не встановиться рівноважний потенціал U р, при якому кількість електронів, що приходять на мішень, рівно кількості електронів, які пішли з мішені до колектора.
При подачі на сигнальну пластину вхідного сигналу позитивної полярності гальмуюче поле в просторі мішень-бар’єрна сітка зростає і кількість вторинних електронів, які можуть піти до колектора, зменшується. Потенціал мішені починає також зменшуватися, що приводить до зменшення гальмуючого поля і збільшення вторинного струму до тих пір, поки знов не встановиться режим динамічної рівноваги.
При подачі на сигнальну пластину негативних вхідних сигналів вторинний струм спочатку зростає, а потім починає убувати до значення первинного струму. Потенціал мішені при цьому підвищуватиметься.
Для запису всіх відображених сигналів в даному періоді повторення виробляється розгортання електронного променя по мішені. Для цього використовується спіральна розгортка, створювана за допомогою відхилюючої системи, живленої від спеціального генератора.
11. Системи обробки з фільтровою системою СРЦ (рис. 4.71)
Схеми призначені для компенсації пасивної перешкоди.
Фільтрові системи СРЦ використовуються при високих вимогах до перешкодозахисної РЛС в умовах ПП. В цьому випадку РЛС, як правило, працює в режимі істинної внутрішньої когерентності і система СРЦ є режекторним фільтром (РФ) з АЧХ вигляду K рф(f) = С 1/[ N о + N пп(f)],
де С 1 - постійний коефіцієнт, N пп(f) та N о - спектральна густина потужності пасивних перешкод і внутрішнього шуму приймача.
Така характеристика називається гребінчастою, а РФ - гребінчастим фільтром придушення (ГФП) (рис.4.70).
Структура системи обробки сигналів з фільтровою СРЦ визначається способом накопичення відображених сигналів як найважливішого етапу оптимальної фільтрації. При некогерентному накопиченні вона має вигляд, представлений на рис.4.71,а, при когерентному - на рис.4.71,б.
При когерентному накопиченні відображених сигналів, принципова можливість якого з'являється у разі використовування істинної когерентності, роль ГФП можуть виконувати пристрої нормування сигналів швидкісних каналів з коефіцієнтом передачі K i = 1/ P ПП вых (тут P ППвыхi − потужність сигналів ПП на виході i -го швидкісного каналу). Як такі пристрої можуть застосовуватися схеми ШАРП.
Використовування пристроїв нормування виключає необхідність застосування систем компенсації дії вітру (СКДВ).
Некогерентне накопичення використовується з метою спрощення технічної реалізації системи обробки у разі, коли немає необхідності у використовуванні інформації про швидкість.
12. Системи обробки з цифровою системою СРЦ (рис. 4.79)
Схеми призначені для компенсації пасивної перешкоди.
У цифрових системах СРЦ якнайповніші виявляються переваги цифрових методів і пристроїв обробки радіолокаційних сигналів. Їх принциповою відмінністю від звичних систем СРЦ є цифрова реалізація гребінчастого фільтру придушення (рис.4.79).
Коефіцієнт придушення ПП, реалізовуваний в цифрових системах СРЦ, визначається співвідношенням
К ППр = (К -1ПП пред + К -1ПП АЦП + S К -1ПП i,)-1,
де К ПП пред − гранично досяжний коефіцієнт придушення ПП для заданих структури цифрового гребінчастого фільтру придушення(ЦГФП), параметрів ПП і динамічного діапазону тракту до АЦП; КПП АЦП ≈ 10 -0,6m (тут m - розрядність АЦП); К ПП i − коефіцієнт придушення, обумовлений нестабільністю i -го функціонального вузла РЛС (генератора СВЧ, місцевого і когерентного гетеродинів).
Цифрові ГФП можуть обробляти сигнали в тимчасовій або частотній областях. У першому випадку ЦГФП є еквівалентом аналогових пристроїв ЧПК, відповідної кратності (із зворотними зв'язками або без них), а в другому - набору доплерівськіх фільтрів кореляційно-фільтрових систем СРЦ.
Цифрові ГФП можуть бути виконані по рекурсивній і нерекурсивній схемах.
13. Логічний виявляч радіолокаційних сигналів (рис. 5.11)
Алгоритм оптимального виявлення пачки бінарно-квантованих сигналів представляється у вигляді
де x i - значення сигналу (0 або 1) на i -ой позиції пачки; n i - ваговий коефіцієнт, залежний від значень вірогідності отримання нулів і одиниць на i -ій позиції пачки; М - число імпульсів в пачці (число позицій).
Послідовність коефіцієнтів ni називають ваговою функцією виявлення.
З формули видно, що виявлення пачки зводиться до підсумовування значень вагової функції на тих позиціях, де x i = 1, і порівнянню результату підсумовування з порогом С, при перевищенні якого видається рішення про виявлення. У зв'язку з цим пристрій, що реалізовує алгоритм, називають ваговим бінарним виявлячем.
Логічний виявляч k з М. Виявляч, який по своїй ефективності еквівалентний виявлячу рухомого вікна, може бути виконаний на основі логічних схем (рис.5.11). Принцип його дії заснований на тому, що рішення про виявлення або невиявлення пачки ухвалюється на основі аналізу вмісту регістра логічною схемою. Число розрядів регістра рівне числу імпульсів в пачці - М, тобто аналізу піддається послідовність нулів і одиниць в межах ширини діаграми спрямованості антени РЛС.
Конкретний вид логічної схеми може бути синтезований методами булевої алгебри з урахуванням забезпечення заданої вірогідності правильного виявлення Р обн і помилкової тривоги Р лт. Останні залежать від того, по якій кількості комбінацій нулів і одиниць в регістрі (із загальної кількості, рівної 2М) приймаєтся рішення про виявлення пачки. Очевидно, чим більше таких комбінацій, тим більше вірогідність правильного виявлення, але більше і вірогідність помилкової тривоги.
