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

а их эффективные мощности соответственно пропорциональ-

ны дисперсиям их напряжении

0,5с/со

ношение Осо к Опо обозначим символом q6K.

При наличии компенсатора эффективная мощность полезного сигнала пропорциональна среднему значению Оо - квадрата напряжения ий (/), которое, как это следует из формулы (5.2.38), равно

ос = ос,

а* (а-Ь)*опо

Эффективная мощность помех в устройстве с компенсатором пропорциональна дисперсии напряжения ипх (t)-На основании формулы (5.2.39) находим

„2 2

Й2 (а 6)2ст*

Поэтому

<7ск

*2<?бк

(5.2.40)

Расчет зависимостей q от Ь и qUK при а = 1, выполненный в соответствии с формулой (5.2.40), позволяет получить графики, показанные на рис. 5.21. Из формулы (5.2.40) и ь рис. 5.21 вытекает, что с

1 увеличением l/q6K и умень-

шением Ь отношение q возрастает и может достигать нескольких десятков тысяч. Возможность значительного уменьшения Ь связана с созданием таких антенн А0, у которых уровень боковых лепестков существенно меньше, чем интенсивность главного лепестка.

В ряде случаев длитель-Рис. 5.21. ность ти сигнала может


быть намного меньше продолжительности действия помехи, л постоянные времени усредняющих фильтров, которые пходят в состав корреляторов Kopi и Кор2 (рис. 5.20), в несколько раз превышают ти. При таком условии b2olo <€ Опк и на основе соотношений (5,2,34), (5,2,36) и (5.2.37)

ДЛЯ «с (t) И «п2 (t) ПОЛуЧИМ

"с(0 = е

I ь р sin (<р„ + Ai>)l cos (сопр t + Фо).

(5.2.41)

"п2 (0 = [Una (0- - Рпк (0 Sn [Дф (0 + ДЧ>]1 COS [0)пр t +

+ Фо (01 + - Рпк (0 cos [ Дф (0 + ДгИ sin [сопр t +

+ Фо (01 - ь- Рсо cos (фк + ДЦ>) sin (Юпр t + %).

(5.2.42)

Соотношение (5.2.42) показывает, что при малом уровне боковых лепестков у антенны А0 основного приемника, когда Ь = 0,01 -0,001, и примерно одинаковых мощностях помех на выходах УПЧ основного и компенсационного приемников уменьшение амплитуды полезного сигнала помехами пренебрежимо мало. Оно составляет Ь (апо/опк )sin (фк + Аф) и не превышает величины Ь (стп0/апк) <€ 1.

Незначительным оказывается и уровень напряжения помех (0. особенно при идентичных фазово-частотных характеристиках основного и компенсационного приемников, когда Дф (0 = фк = 0. В этих условиях при Uno (t) = = UnK (0 и b < 1

«п2 (0 = (1 - Р sin Щ11пк (0 cos [сопрг + фо (/)] +

+ Рпк (0 cos Дф sin [сопр/ + фо (01. (5.2.43)

Когда р = 1 и Аф = л/2, получается полная компенсация помех.

Таким образом, высокое качество подавления помех и незначительное ослабление детерминированного полезного сигнала в устройствах когерентной компенсации с квадратурными преобразователями обеспечиваются при следующих условиях: малой мощности полезного сигнала, посту-

9.Я I



пающего в компенсационный приемник, идентичных амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристиках УПЧ основного и компенсационного приемников, хорошем согласовании диаграммы направленности антенны Ак компенсационного приемника с боковыми лепестками антенны А0 основного приемника и равенстве единице коэффициента взаимной корреляции помеховых сигналов, действующих на выходах УПЧ основного и компенсационного приемников. При этом с уменьшением Ь2 степень подавления помех возрастает, а количество воспроизведения полезного сигнала улучшается.

Если полезный сигнал изменяется во времени случайным образом и не корреклирован с помехами, то можно получить соотношения, аналогичные (5.2.34) -(5.2.42), т. е. в отношении компенсации помех и воспроизведения полезного сигнала прийти к тем же выводам, что и при рассмотрении вопроса о действии радиопомех совместно с детерминированным полезным сигналом.

В заключение отметим, что на величину коэффициента взаимной корреляции р влияют не только параметры основного и компенсационного приемников, но и разность хода электромагнитной волны от источника помех до антенн основного и компенсационного приемников.

Устройство компенсации помех с системами АРУ и ФАПЧ. Функциональная схема этого устройства представлена на рис. 5.22 [97]. Она содержит основной приемник и устройство компенсации. В состав основного приемника входят антенна А0, смеситель См0, гетеродин Г0 и усилитель промежуточной частоты УПЧ0с системой АРУ0, поддержива-

\УПЧ0

АРЧд

1 См к

УПЧ¥

АРУ,

Uoftl

ФД -1

Unit}1

Рис. 5.22. ?32

ющей неизменным уровень Напряжения На его выходе. Основными элементами устройства компенсации являются антенна АК, усилитель промежуточной частоты УПЧК, система АРУ„, смеситель Смк, гетеродин Гк, управитель Упр и фазовый детектор ФД. В сумматоре 2 осуществляется сложение напряжений, формируемых в УПЧ0 и УПЧК.

Система АРУК работает под действием сигнала, равного разности выходных напряжений УПЧ0 и УПЧК, обеспечивая равенство мгновенных значений помеховых сигналов на входах сумматора 2.

Систему ФАПЧ образуют фазовый детектор ФД, управитель Упр, гетеродин Гк, смеситель Смк и усилитель промежуточной частоты УПЧК. Напряжение ифд, вырабатываемое ФД и зависящее лишь от разности фаз <р, поступающих на него сигналов ы0 (t) и ик (/), подается на управитель. Последний изменяет частоту и однозначно связанную с ним фазу колебаний гетеродина фгк, вместе с которой меняется фаза напряжения, формируемого смесителем Смк и усилителем промежуточной частоты УПЧК.

Когда фазы напряжений, поступающих на ФД, становятся одинаковыми, величина ЦфД не изменяется во времени

и пропорциональна ф= Acndt, где Асо = мпр 0 - <мпр к,

а тпр о и соПр к-частоты напряжений u0.(f) и ик ({).Вместе с «фд постоянной будет и частота колебаний гетеродина. Благодаря этому возникает возможность снимать с УПЧК напряжение, противоположное по фазе сигналу u0 (t). Данная возможность легко реализуется с помощью, например, инвертора, подключаемого между УПЧК и фазовым детектором.

Совместная работа систем АРУ„ и ФАПЧ обеспечивает необходимые фазовые и амплитудные соотношения между помеховыми сигналами, поступающими в сумматор 2 с УПЧ0и УПЧК. При идеальной работе этих систем и приеме антеннами А0 и Ак только помеховых сигналов последние на выход сумматора не проходят. В реальных условиях полная компенсация помех не достигается, что связано с несовершенством работы систем АРУ и ФАПЧ. Расчет этих систем в соответствии с заданными требованиями можно произвести с помощью имеющихся в настоящее время учебников и учебных пособий (например, [31, 86, 165]).



Системы АРУ„ и ФАПЧ, используемые в устройствах компенсации помех, должны быть весьма быстродействующими. Быстродействие системы АРУ должно быть таким, чтобы ее выходное напряжение достигало нужной величины за время, значительно меньшее, чем время корреляции для огибающей помехового сигнала, а система ФАПЧ должна успевать следить за всеми изменениями фазы помех, действующих в УПЧ0. Помимо сказанного выше, необходимо, чтобы система АРУК не изменяла коэффициент усиления компенсационного приемника при действии на нее полезного сигнала. Для этого постоянная времени Тан системы АРУК должна удовлетворять неравенству 7аи > ти, где ти - длительность импульса полезного сигнала.

Завершая рассмотрение когерентного метода компенсации помех, при реализации которого используются квадратурные преобразователи или системы АРУ и ФАПЧ, необходимо отметить, что как и при амплитудном методе, в этом случае уменьшается чувствительность радиотехнического устройства. Это объясняется увеличением дисперсии флуктуации на выходе сумматора 2 (рис. 5.20 и 5.22) за счет внутренних шумов компенсационного приемника. Для борьбы с этим явлением используются те же меры, что и при амплитудном методе компенсации помех.

Если при использовании квадратурных компенсаторов необходимо осуществлять подавление помех, поступающих по боковым лепесткам основного приемника не с одного, а с пв («н > 1) направлений, то следует применять п„ компенсаторов, выполненных по схеме, изображенной на рис. 5.20. Вышеуказанным способом можно построить самонастраивающую антенну типа фазированная решетка [178].

5.3. ЧЕРЕСПЕРИОДНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ПОМЕХ

1. Череспериодная компенсация помех, обусловленных отражениями радиолокационных сигналов от неподвижных объектов

Устройства череспериодной компенсации являются разновидностью систем селекции движущихся целей и находят применение в импульсных радиолокационных станциях с большой скважностью импульсов для подавления в прием-

пике сигналов, порождаемых отражениями радиоволн от облаков дипольных отражателей подстилающей поверхности и различных неподвижных сооружений на земле.

Если проанализировать сигналы, поступающие в приемник РЛС от перемещающейся цели и неподвижного объекта, то можно убедиться в следующем. При формировании в передатчике РЛС импульсного напряжения и (t) = U cos «у при /гТи < * < т„ + kTa, (5.3.1)

где U и со0 - амплитуда и угловая частота; ти и Т„ - длительность и период повторения импульсов; k = 0, 1, 2, сигнал цн (г), действующий на входе приемника за счет отражения от неподвижного объекта, будет изменяться по закону

«нп (0 = У и cos (a>0t - q>„). (5.3.2)

Здесь U„ - амплитуда напряжения uHtJ (t), а фн -фаза, определяемая свойствами отражающего объекта и временем распространения радиоволн от РЛС до неподвижного объекта и обратно.

В то же время напряжение иц (f) на входе приемника, обусловленное отражениями радиосигналов от подвижной цели без учета обычно имеющихся амплитудных и фазовых флуктуации и при условии, что радиальная скорость движения цели ии относительно РЛС постоянна:

"ц (0 = cos ± Юд)< - фц1, (5.3.3)

где (7Ц - амплитуда; сод - допплеровская частота; фц - фаза, связанная со свойствами цели и распространением радиоволн от РЛС до подвижной цели и обратно.

Так как несущая частота импульсов иЯп (/) остается равной со0, а несущая частота напряжения иц {f) отличается от со0 на Шд или -сод в зависимости от направления движения цели, то появляется возможность компенсировать сигналы, поступающие от неподвижного объекта и представляющие собой помехи для РЛС. Такая компенсация, называемая череспериодной, осуществляется в тракте промежуточной частоты приемника или на видеочастоте.

Функциональная схема устройства, обеспечивающего череспериодную компенсацию помех в тракте промежуточной частоты, показана на рис. 5.23 [147]. Здесь напряжение и0 (t), формируемое усилителем промежуточной частоты



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



0.0011