Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [22] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

3. Компенсация радиопомех

Идея о компенсации радиопомех впервые была высказана советским ученым академиком Н. Д. Папалекси в его книге «Радиопомехи и борьба с ними», изданной в 1942 г. В этой книге задача о компенсации радиопомех поставлена и решена следующим образом. Помимо основного приемника, реагирующего на смесь сигнала и помехи, используется дополнительный (компенсационный) приемник, антенна которого воспринимает только помехи. Интенсивности и фазы помех в компенсационном и основном приемниках устанавливаются одинаковыми и противоположными соответственно. В результате, как утверждается в 11221, помеха на выходе основного приемника компенсируется, а полезный сигнал остается неискаженным.

Такие постановка и решение задачи о компенсации помех являются классическими и полностью соответствуют случаю, когда основной и компенсационный приемники осуществляют линейные преобразования действующих сигналов и помех. Математически изложенная выше задача ставится следующим образом. На входе основного приемника имеется аддитивная смесь

"вх (0 = «со W + «по (О

полезного сигнала «со (/) и помех «по (/), а на вход компенсационного приемника поступает только помеха ипк ((), функционально связанная с ипо (t).

Если должным образом подобрать операторы О0 и Ок, характеризующие процессы в линейных преобразователях напряжений «вх (t) и иик (t) соответственно, то можно добиться того, что

Д« (/) = 00{uBX (t)} - 0к{иак (t)\ = 00 {uCD (t)}. (4.3.1)

Здесь O0 {ывх (t)} = 00{uco (()} + 00 {uD0 (t)} - полезный сигнал и помеха на выходе основного канала, a 0B{uaK(t)} - выходная помеха компенсационного приемника. Поскольку оператор О0 известен, восстановление сигнала иса (t) не представляется затруднительным.

На практике полезный сигнал и помеха могут действовать как одновременно, так и в разное время. Последнее характерно для импульсных радиоэлектронных устройств, подверженных действию импульсных помех, которые образуются на интервалах времени, где отсутствует полезный сигнал. В таких условиях возможна компенсация помех 134

как на основе классического метода, называемого амплитудно-фазовым или когерентным, когда основной и компенсационный приемники являются линейными преобразователями, так и методом компенсации помех после предварительного формирования их огибающих, именуемым амплитудным или некогерентным.

Рассмотренные выше методы компенсации помех, которые в настоящее время имеют значительное число схемных реализаций, широко известны для компенсации помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности основных приемных антенн. Существенно при этом требование наличия в радиоэлектронном устройстве двух приемников. Один из них должен принимать только помехи, а другой - помехи и полезный сигнал. Однако возможна компенсация помех при использовании лишь одной антенны и одного радиоприемника. Обязательным условием при этом является то, что полезный сигнал и помеха представляют собой импульсы с периодом следования Ти, возникающие на этом интервале в разное время. Кроме того, интенсивности полезного сигнала и помех во времени должны изменяться и оставаться постоянными соответственно. Математически данное условие характеризуется тем, что входной сигнал

"т (О = "с (О ПРИ то + k Ти < t < т0 -f ти + kTK,

"вх (0 = "п (О ПРИ тпо + kTn < t < Тпо + Тп + kT„,

"вх (О = 0 при других значениях t. (4.3.2)

Здесь т0 - момент возникновения первого импульса, характеризующего полезный сигнал; ти - длительность полезного импульса; тп0 - момент возникновения первого импульса помехи; тп - длительность импульса помехи; k - целое число, принимающее значения 0; 1; 2;...; ыс (0 - функция, характеризующая закон изменения полезного сигнала во времени, причем амплитуда этого сигнала изменяется за время Тп\ ии (/) - функция, определяющая закон изменения помехи во времени, причем в отличие от ис (t) амплитуда IIа (О импульса помехи ип (t) за период Т„ одна и та же.

Если в приемной установке, на которую действуют помехи, иметь устройство, осуществляющее задержку напряжения uBX (t) на Ти и формирующее сигнал

"р, (t - Гц) = «с (t - Тк) + ии (t - Та), (4.3.3)



то, подав ивх (t) и «вх (t - Т„) на вычитающее устройство, можно получить разностное напряжение

Ли (0 = «вх (0-«вх (t-Ta) = uc (t)-uc (1-Ги), (4.3.4)

характеризующее свободный от помех полезный сигнал.

Рассмотренный выше метод компенсации помех, основанный на том, что помеха является периодически следующими не перекрывающимися между собой импульсами, принято называть методом череспериодной компенсации.

Возможна также компенсация помех путем их декор-реляции. Сущность этого метода сводится к следующему. Пусть имеется смесь

"вх (t) = «со (0 + ип0 (О

полезного сигнала ис0 (t) и помехи ипо (/) на выходе основного приемника и опорное напряжение иоп (t), формируемое вспомогательным приемником или передающей установкой РЛС. Для конкретности последующего изложения будем полагать, что основной приемник является радиолокационным и реагирует на непрерывные во времени сигналы, a uon(t) - характеризует не искаженное помехами опорное напряжение, вырабатываемое передатчиком РЛС.

Имея в распоряжении uoa(t), можно образовать заранее известное напряжение иоп (t), отличающееся, например, по фазе, от иои (t). В результате совместного преобразования иои (t) и нвх (t), а также иои (0 и ивх (t) можно получить два напряжения

Щ (0 = ие1 (t) + ив1 (/), ы, (t) = н02 (/) + нпа (/),

где ип1 (t) и ып2 (/) - некоррелированные помехи, а ис1 (t) и нс2 (/) - функционально связанные полезные сигналы.

Суммирование или вычитание щ (/) и и2 (/) (в зависимости от конкретно решаемой задачи) приводит к возникновению напряжений иг (t) = «1 (t) + щ (t) или иА (t) = = щ (t)-u2 (t). Интенсивность помех в ux(f) и ыд (/) меньше по сравнению с составляющей полезного сигнала, чем в исходной смеси uBX (t). Детальное обсуждение метода компенсации помех и получающихся при этом основных свойств дается в следующей главе данной книги.

Резюмируя все сказанное выше, необходимо отметить, что в настоящее время известны следующие три основных метода компенсации помех;

- компенсация помех с помощью вспомогательных (компенсационных) радиоприемников;

- череспериодная компенсация помех;

- компенсация помех путем их декорреляции.

Эти методы используются при борьбе со сравнительно большим числом видов радиопомех.

4. Первичная селекция

Под первичной селекцией понимают выделение полезного сигнала из смеси его с помехами в различных элементах радиоприемника при использовании лишь тех параметров полезного сигнала, которые обусловливаются принципом построения радиотехнического устройства. В соответствии с этим различают пространственную, поляризационную, частотную, фазовую, временную, амплитудную, структурную и комбинированную первичные селекции.

Пространственная селекция обеспечивается антенной. Чем уже ее диаграмма направленности и меньше уровень боковых лепестков, тем выше пространственная селекция. Эта селекция дает возможность вести борьбу с многоточечными помехами, т. е. помехами, создаваемыми несколькими разнесенными в пространстве источниками. Однако неизбежное наличие боковых лепестков не позволяет полностью избавиться от влияния таких помех.

Поляризационная селекция основывается на различии поляризации принимаемых сигналов и помех. Она используется для борьбы как с естественными, так и организованными помехами, особенно в радиолокационных угломерных устройствах различного назначения. Поляризационная селекция организованных помех может быть пассивной и активной. Первая из них достигается согласованием поляризации принимаемого сигнала и антенны, а вторая обеспечивается поляризационным фильтром и является эффективным средством борьбы с кросс-поляризационной помехой, которая считается универсальной для угломерных устройств.

Поляризационный фильтр представляет собой сетку из близко расположенных друг от друга параллельных проволок или металлических пластин. Эта сетка, устанавливаемая в раскрыве антенн, отражает радиоволны с плоскостью поляризации, параллельной осям проволок (или пластинам), и является прозрачной для волн с орто-



тональной поляризацией. Роль поляризационного фильтра может выполнять также и отражатель антенны, если его сделать прозрачным для помеховых сигналов. Возможны и иные виды поляризационных фильтров.

Первичная частотная селекция основывается на различии спектров полезного сигнала и помех. Она обеспечивается перестройкой и максимально возможным сужением полосы пропускания приемника. В угломерных устройствах с коническим сканированием применяется, кроме того, перестройка частоты сканирования Fcu = QcJ2n, позволяющая устранять или существенно уменьшать влияние прицельных и заградительных помех по FCft. Эти помехи представляют собой непрерывный или импульсный сигнал несущей частоты, модулированный по амплитуде гармоническим напряжением с частотой FCH или шумом, спектр которого располагается вокруг FCK. Сужение полосы пропускания приемника достигается с помощью высокочастотных систем стабилизации частоты излучаемых колебаний и подстройки частоты гетеродина в радиоприемнике, а также системами слежения за допплеровской частотой и скоростью изменения ее во времени.

Первичная частотная селекция наиболее эффективно позволяет вести борьбу с активными и пассивными маскирующими помехами. Она способствует также полному устранению или существенному уменьшению влияния отражений от подстилающей поверхности и местных предметов.

При фазовой первичной селекции учитывается различие фазово-частотных характеристик у принимаемых полезных сигналов и действующих радиопомех. Такая селекция осуществляется системами фазовой автоподстройки частоты, которые полностью подавляют помехи, ортогональные по фазе с опорным сигналом, и существенно уменьшают мощность широкополосных шумовых помех на выходе радиоприемника. Ослабление влияния гнирпкппптнтыт помех при разовой селекции объясняется трм, итг> и гпотя. ве этих помех содержатся составляющие, фазы кдтпрых

СВГШДаЮТ И ОрТОГОНЯЛЬНЫ ПО фазе с опорным гнгцам

Первичная временная селекция основывается на возможности различать импульсные сигналы и помехи по длительности и моментам появления их во времени, а также по частоте повторения импульсов. Эта селекция осуществляется автоселекторами импульсов по длительности, их положению во времени и частоте следования.

Автоселектор импульсов по длительности пропускает сигналы, время действия которых лежит в заранее установленном диапазоне. Из-за всякого рода нестабильностей этот диапазон несколько превышает длительность используемых импульсных сигналов, что ие позволяет подавлять помехи полностью.

Селекция импульсов по частоте их следования (повторения) Fn осуществляется устройством, содержащим схему И и линию задержки. Последняя задерживает входные видеосигналы на время Ти = \IFn. Задержанные и незадержанные импульсы подаются на схему И, которая пропускает лишь импульсы с периодом повторения Та и является разомкнутым ключом для помеховых импульсов, если их частота повторения не равняется Fn. Принципиально автоселекторы импульсов по частоте повторения могут работать в диапазоне не только видео-, но и радиочастот. Автоселекторы импульсов по длительности и частоте повторения пригодны для применения во всех типах радиотехнических устройств, передатчики которых излучают периодически следующие во времени импульсные сигналы с неизменными длительностями.

Первичная временная селекция импульсов по положению реализуется в импульсных автодальномерах, сигналы которых применяются для стробирования (отпирания) радиоприемников на время действия принимаемых полезных импульсов. Такие автодальномеры обеспечивают защиту как от импульсных помех, синхронных по периоду повторения с полезными импульсами, но отличающихся от последних по моментам возникновения, так и от помех типа отражения радиосигналов от протяженных целей. Возможны, например, ситуации, когда удаляющийся от РЛС самолет выбрасывает дипольные отражатели в заднюю полусферу. Цель создания помех такого типа состоит в том, чтобы принудить автодальномер, а вместе с ним и угломерное устройство РЛС автоматически сопровождать не самолет, а облако дипольных отражателей. Однако если в радиолокационном автодальномере ось следящих полустробов совмещается не с центром «тяжести» принимаемого импульсного сигнала, а с его срезом, то можно сопровождать по дальности самый удаленный отражающий объект из группы, образующей протяженную цель, и тем самым обеспечить автоматическое определение координат цели (самолета), а не облака пассивных помех {91. Одновременно появляется возможность за-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [22] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.0045