РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ "ОБУЖЕНИЯ" СПЕКТРА
ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ЭХО-СИГНАЛОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
СИСТЕМ СДЦ
В настоящее время приблизительно 90% от общего состава радиолокационного парка
РТВ Воздушных Сил и УВД составляют РЛС, разработанные и изготовленные в период
до 80-х годов прошлого столетия. Отличительной чертой практически всех этих РЛС
является то, что коэффициент подпомеховой видимости фактически не превышает
15…20 дБ [4-7]. Такая низкая эффективность систем СДЦ обусловлена, главным
образом, использованием передающих устройств, построенных по схеме
автогенератора с применением низкостабильных генераторных приборов.
В первом разделе излагались материалы исследований влияния нестабильности
несущей частоты ЗС на эффективность работы системы СДЦ. Показано, что если
относительная спектральная нестабильность ЗС составляет 5% и более, то
частотная нестабильность является доминирующим фактором, ухудшающим компенсацию
ПП. Повысить защищенность РЛС от ПП до требуемого уровня (Кпв=30…35 дБ)
предложено за счет оптимизации системы обработки сигналов на фоне пассивных
помех. Показано, что наиболее рациональным вариантом улучшения защищенности РЛС
от воздействия ПП является введение в тракт обработки принятых сигналов
устройств, обеспечивающих коррекцию спектров пассивных помех.
В данном разделе приводятся результаты теоретических исследований влияния
метода "обужения" спектров эхо-сигналов на качественные показатели РЛС.
Необходимо отметить, что идея "обужения" спектров эхо-сигналов не нова. Так
1967 году экспериментально проверено [9], при уменьшении полосы пропускания
фильтра обработки одиночного импульса в два раза коэффициент подавления ПП
увеличивался на 3…4 дБ. Однако всестороннее исследование влияния метода
"обужения" спектров эхо-сигналов на тактико-технические показатели РЛС не
проводилось, потому как в то время большие надежды возлагали на цифровые
системы СДЦ и автокомпенсаторы. Практика показала, что при условии большой
нестабильности несущей частоты ЗС переход на цифровую обработку сигналов и/или
применение автокомпенсаторов не позволяет заметно повысить коэффициент
подпомеховой видимости. Поэтому идея использования методов обработки сигналов,
устраняющих влияние нестабильностей несущей частоты ЗС на эффективность работы
систем СДЦ, в настоящее время требует детального исследования.
2.1. Влияние "обужающего" фильтра на характеристики пассивных помех
В существующих образцах РЛС типа П-37, П-18, П-19, ПРВ-13, 5Н84А, в которых
передающие устройства выполнены на низкостабильных генераторных приборах
(магнетронах, СВЧ триодах) среднеквадратическое значение относительной
спектральной нестабильности частоты ЗС может составлять 10…20%.
Частотная нестабильность приводит к разрушению междупериодной корреляции
отражений от ПП, вследствие появления в спектре ЗС новых спектральных
составляющих, обусловленных уходом несущей частоты. Это приводит к тому, что в
системе СДЦ полной компенсации ПП не происходит, так как постоянно от импульса
к импульсу появляются новые составляющие в спектре принятых сигналов.
Повысить междупериодную корреляцию можно путем "обужения" спектра принимаемых
сигналов (рис. 2.1). "Обужение" подразумевает использование полосы пропускания
фильтра обработки одиночного импульса меньшей, чем ширина спектра ЗС. При
размещении "обужающего" фильтра (ОФ) в приемном тракте (рис. 2.2) на обработку
берется общая, то есть перекрывающаяся часть спектров сигналов, принимаемых в
соседних периодах зондирования (рис. 2.3). В результате на выход "обужающего"
фильтра проходят одни и те же спектральные составляющие принимаемых сигналов,
что позволяет повысить их междупериодную корреляцию.
Частотную характеристику "обужающего" фильтра Коф(f,П) целесообразно выбрать
гауссовой формы, которая наиболее близко соответствует частотным
характеристикам реальных приемных трактов РЛС. К тому же использование фильтра
с гауссовой частотной характеристикой приводит к наименьшим потерям
рассогласования, возникающим в результате использования различных приближений к
согласованному фильтру [1, 51].
Частотная характеристика "обужающего" фильтра Коф(f,П) может быть представлена
следующим образом:
, (2.1)
где П – ширина полосы пропускания "обужающего" фильтра;
d – уровень, на котором определяется ширина полосы пропускания ОФ относительно
максимума (например, d=0,46 для колокольных сигналов и d=0,64 для прямоугольных
сигналов [2, 25]).
Анализ влияния "обужающего" фильтра на характеристики эхо-сигналов и показатели
эффективности работы системы СДЦ следует проводить для наиболее типичных форм
огибающей зондирующего сигнала: колокольной и прямоугольной.
Колокольный сигнал можно записать в виде:
, (2.2)
где f0, ц – соответственно несущая частота и начальная фаза ЗС;
a – параметр сигнала, однозначно связанный с длительностью колокольного
импульса и определяемый как:
, (2.3)
где tимп – длительность импульса;
d – уровень, на котором определяется длительность импульса относительно
максимума (d=0,46 для колокольных сигналов, при этом tимп·Пимп=1).
В случае отсутствия частотной расстройки спектр сигнала будет иметь вид:
. (2.4)
Нестабильность несущей частоты ЗС приводит к смещению спектра зондирующего
сигнала S2(f,дf) относительно несущей частоты f0 на величину дf:
. (2.5)
Спектральную плотность сигнала с прямоугольной формой огибающей можно
записать [39, 52]:
. (2.6)
Соответственно, при наличии частотной расстройки спектр ЗС
- Київ+380960830922