Файл: Супряга Н.П. Радиолокационные средства непрерывного излучения.pdf

инерционностью. Поэтому фактически эти тактико-тех­ нические требования к РЛС определяют предельно до­ пустимые значения скорости неучитываемых изменений координат цели, а следовательно, и полосу пропускания приемника.

Например, если к радиолокационной станции предъ­ является требование определять расстояние до одиноч­ ной маневрирующей цели с точностью АД = Юм, то пре­ дельное время, затрачиваемое на измерение tiaM, зависит от максимальной неучитываемой скорости изменения

ся из времени установления колебаний в фильтре t$, вре­ мени срабатывания регистрирующего прибора, времени реакции оператора и т. д. Во всяком случае t,\,м а к с Дол­ жно быть меньше ^,з м .

В простейшем приемнике при одноконтурном фильтре связь полосы пропускания Д/ф со временем установления

В сложных приемниках, содержащих несколько колеба­ тельных контуров, связь между результирующим време­ нем установления колебаний tx и полосой пропускания приемника более сложная. Однако приближенно сум­ марное время установления колебаний здесь можно счи­ тать равным корню квадратному из суммы квадратов времени установления каждого фильтра.

На основании приведенных выше соотношений мини­ мальная полоса пропускания приемника

= 100 гц.

Как видим, даже в сложных условиях работы радио­ локационной станции ширина полосы пропускания ее приемника требуется во много раз меньше ширины спектра сигнала.

Однако практически полоса пропускания приемников реальных радиолокационных станций все же намного

14

превышает минимально достижимую. Это объясняется многими причинами: размывом спектров сигналов пере­ датчика и гетеродина, расширением спектра отраженных сигналов (особенно от протяженных целей) и т. п. Глав­ ная же причина — трудность создания оптимальных фильтров для выбранной формы сигнала передатчика.

4. УСЛОВИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМА

Одно из важнейших требований, предъявляемых к радиолокационным системам, — высокая верность в ра­ боте, надежное обнаружение целей и правильное опре­ деление их параметров. Для удовлетворения этого тре­ бования система должна иметь прежде всего .высокую помехоустойчивость.

Вопросы оптимального приема рассматриваются ста­ тистической теорией обнаружения сигналов. В данном же случае нас интересует вопрос правильного выбора филь­ тра, обеспечивающего наилучшие условия распознавания и воспроизведения полезного сигнала при наличии по­ мех. Методика подобного выбора рассматривается в тео­ рии оптимальной фильтрации. Рассмотрим лишь некото­ рые положения этой теории.

Задачу можно сформулировать следующим образом. На входе фильтра полезный сигнал ABX(t) и шум NBX(t) представляют собой взаимно независимые стационарные

Требуется найти характеристику передачи такого опти­ мального фильтра, который обеспечил бы весьма точное

рабатываться точно этот сигнал в явном виде, он должен быть эквивалентным функции полезного сигнала. Иными словами, задача сводится к определению функции взаим­ ной корреляции q(u) между принятым и переданным (ожидаемым) сигналами. Это означает, что корреляцион­

15

на сигнал дополнительно, характеризуются медленным и малым уклонением сигнала от первоначальной формы. Здесь задача сводится к тому, чтобы найти характери­ стику передачи оптимального линейного фильтра, у ко­ торого на выходе к заданному моменту времени t0 ока­ залось максимальное превышение мгновенной мощности полезного сигнала над средней мощностью шумов. Та­ кой выходной сигнал можно получить, если арифмети­ чески суммировать в момент времени t0 амплитуды всех спектральных составляющих входного сигнала с учетом их интенсивности.

Указанными свойствами обладает комплексно-сопря­ женный фильтр, амплитудно-частотная характеристика которого совпадает с огибающей спектра входного сиг­ нала, а его фазочастотная характеристика обратна фазочастотной характеристике спектра.

Предлагаемый метод фильтрации сводится к концен­ трации максимальной энергии выходного сигнала вблизи момента времени t0 независимо от того, как она распре­ делена по времени во входном сигнале. При этом, есте­ ственно, вносятся некоторые искажения формы полезного сигнала. Однако для достоверного обнаружения и рас­ познавания полезного сигнала среди шумов это не имеет значения.

Но если в импульсной радиолокации такое искаже­ ние не мешает даже измерению временных интервалов между импульсами (важно только, чтобы передний фронт импульса был крутым), то в радиолокаторах не­ прерывного излучения кроме достоверного опознавания

зы и т. д.), чтобы по ним определять дальность, ско­ рость и т. д. Поэтому для радиолокационных систем непрерывного излучения задача сводится к нахождению оптимального линейного фильтра, обеспечивающего неискаженное воспроизведение полезного сигнала при отсутствии шумов и минимальное его искажение при на­ личии шумов.

Как известно, средняя мощность шумов на выходе фильтра определяется спектральной плотностью выход­ ных шумов в пределах полосы пропускания фильтра. Она будет тем меньше, чем меньше полоса пропускания. По­ этому в данном случае задача сводится к отысканию

1§

вида модуляции. Последняя определяет лишь параметр, за которым должно осуществляться слежение.

Схемы следящего приема позволяют практически реализовать помехоустойчивость, близкую к потенциаль­ ной, при любых значениях отношения сигнала к помехе и, следовательно, снизить порог помехоустойчивости си­ стемы до его предельного значения. Они широко приме­ няются в системах непрерывного излучения, работающих с частотной модуляцией.

Описанные схемы являются типовыми. В последую­ щих главах будут рассмотрены их разновидности: схема со следящим фильтром, с обратной связью по частоте и т. д. Во всех этих схемах происходит слежение за мгно­ венным значением частоты.

При рассмотрении схем оптимального приема обыч­ но исходят из того, что амплитуда и фаза несущего ко­ лебания, а также спектральная плотность помехи оста­ ются постоянными во времени. В действительности же это не так. В каналах с переменными параметрами ам­ плитуда и фаза сигнала изменяются во времени. Поэто­ му приведенные выше схемы должны быть дополнены устройством автоматического регулирования уровня сиг­ нала, а в некоторых случаях — системой фазовой авто­ подстройки.

Бывает необходимым также применить устройство измерения и выравнивания интенсивности помехи. На­ пример, в случаях помех, сосредоточенных по спектру или во времени, целесообразно применить схему со сти­ ранием участков спектра, пораженных помехой [10].

В заключение следует еще раз подчеркнуть разницу между оптимальным фильтром, предназначенным для приема непрерывных (случайных) сигналов, и согласо­ ванным фильтром для приема известного сигнала. Пер­ вый служит для наилучшего воспроизведения формы по­ лезного сигнала, второй — для наилучшего выделения максимума сигнала из шума.

5.КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ИКЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ

СИСТЕМ

Как известно, радиолокацией называют отрасль тех­ ники, охватывающую радиотехнические методы и сред-

18

ства обнаружения, определения координат и параметрой движения различных объектов (целей) с помощью отра­ жения, переизлучения или излучения ими радиоволн. Процесс обнаружения объектов, а также определения их координат и параметров движения обычно называют радиолокационным наблюдением, а используемые для

В зависимости от природы возникновения радиоло­ кационного сигнала, несущего информацию о цели, раз­ личают активную, полуактивную, активную с активным ответом и пассивную радиолокацию.

При активной радиолокации радиолокационный сиг­ нал создается в результате отражения объектом, за ко­ торым ведется радиолокационное наблюдение, электро­ магнитных колебаний, излучаемых РЛС. Таким образом, для активной радиолокации обязательным является на­ личие в составе РЛС передатчика и приемника.

В случае полуактивной радиолокации радиолокаци­ онный сигнал также создается в результате отражения объектом электромагнитных колебаний, но источник об­ лучения объекта не связан с приемным устройством РЛС, он может быть вынесен в другое место (во многих случаях его называют РЛС подсвета).

Особенностью активной и полуактивной радиолока­ ции является то, что она позволяет определять коорди­ наты и параметры объектов, не излучающих радиоволны.

При активной радиолокации с активным ответом ра­ диолокационный сигнал получают от установленного на объекте специального ретранслятора (ответчика), кото­ рый по сигналу РЛС, осуществляющей радиолокацион­ ное наблюдение за объектом, вырабатывает свой ответ­ ный сигнал. Достоинство этого вида радиолокации — возможность создания мощного ответного сигнала. Тем самым обеспечивается большая дальность действия си­ стемы.

В пассивной радиолокации радиолокационным сиг­ налом является естественное излучение радиоволн (пре­ имущественно теплового происхождения) объектом. При пассивной радиолокации нельзя использовать опорный сигнал, которым в активной радиолокации является из­ лучаемый сигнал. Это исключит возможность определе­ ния дальности до объекта одноканальной пассивной