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


Допустим, что период следования импульсов РЛС Ти постоянен и длина последовательности помеховых сигналов равна Ти. Тогда, как это позволяет видеть эпюры рис. 6.18, пачка помеховых импульсов, соответствующая облучающему сигналу /, будет создавать стабильные по своему положению отметки на двух участках шкалы дальности: на участке от г до rMSKC в первый цикл работы РЛС (время от tt до t2) и от нуля до г - во второй цикл (после момента t2). Если же период следования импульсов РЛС будет величиной случайной, то положение помеховых сигналов на временной оси после момента t2 от периода к периоду будет также случайным. Следовательно, помеховые сигналы не создадут на участке шкалы дальности от нуля до г ярких устойчивых отметок.

6.4. РАДИОПРИЕМ ПРИ МНОГОЧАСТОТНОМ ИЗЛУЧЕНИИ

Многочастотная РЛС осуществляет передачу, прием и обработку п (п 2) радиосигналов с разными несущими частотами. Для этого в состав такой станции включается п передатчиков и приемников с соответствующим антенным 302

устройством, а также многоканальная система обработки сигналов. Многочастотная РЛС по сравнению с одночастот-ной позволяет: увеличить суммарную мощность излучения, обеспечить большую дальность обнаружения целей при заданной мощности излучения, повысить надежность работы и защищенность станции от организованных и естественных помех.

Существуют два различных пути использования нескольких рабочих (несущих) частот в одной РЛС. Первый путь заключается в том, -что на каждой рабочей частоте создается отдельная диаграмма направленности антенны; второй путь характеризуется тем, что в пределах одной диаграммы одновременно излучаются сигналы на нескольких частотах.

Диаграммы РЛС первого типа иллюстрируются рис. 6.19 для случая, когда используются три рабочие частоты. Отдельная точечная цель будет при этом облучаться радиоволнами одной какой-либо частоты; исключение составят лишь цели, находящиеся на пересечении двух соседних диаграмм направленности. По сути дела подобные РЛС представляют собой замену одночастотной станции несколькими независимыми станциями, работающими на разных частотах и ведущими наблюдение за различными областями пространства. Применение подобной многочастотной станции существенно улучшает показатели радиолокационного устройства в целом. При использовании п частот во столько же раз увеличивается полная мощность излучения РЛС. Максимальное значение мощности радиолокационных передатчиков ограничивается целым рядом факторов: возникновение пробоев в высокочастотном тракте, трудностями отвода выделяемого тепла, возрастанием модулирующего


Рис. 6.19. Рис. 6.20.



напряжения и др. При заданных ограничениях мощности отдельного передатчика применение многочастотного излучения позволяет увеличить суммарную мощность излучения РЛС. Это приводит к повышению потенциала станции (потенциалом РЛС называется произведение излучаемой мощности Риэп на коэффициент усиления антенны G), в результате чего возрастает дальность действия РЛС и ее помехозащищенность.

Поясним сказанное. Пусть, например, РЛС предназначена для просмотра области пространства, границы которой по угловым координатам определяются в вертикальной плоскости сектором 6j (рис. 6.20), а в горизонтальной плоскости сектором 360°. Предположим, что в одночастот-ной РЛС для просмотра зоны обзора за заданное время Тобз при времени облучения отдельной цели Тойл приходится использовать антенну с плоской диаграммой направленности и шириной луча в вертикальной плоскости Ви а в горизонтальной 0гор. Применяя «-частотную станцию, можно сделать ширину диаграммы направленности антенны каждого канала в вертикальной плоскости, равной 6n = Qt/n, и перекрыть п диаграммами сектор Qv Ширина диаграммы направленности антенн в горизонтальной плоскости останется прежней (8гор). При использовании такой многоканальной РЛС время обзора заданного пространства и время облучения точечной цели сохранятся неизменными, а коэффициент усиления антенны каждого канала увеличится в п раз по сравнению с одночастотной РЛС. Значение коэффициента усиления антенны можно оценить по приближенной формуле [155]

С7 = 25 000/е°ерег0ор1 (6.4.1)

где 9вер и 9гор - значения ширины диаграммы направленности антенны по половинной мощности для двух взаимно перпендикулярных плоскостей, например вертикальной и горизонтальной.

Если мощности отдельных передатчиков одночастотной и многочастотной РЛС принять одинаковыми (т. е. суммарная мощность излучения многочастотной РЛС возрастет в п раз), то потенциал одного канала многочастотной РЛС будет в п раз больше потенциала одночастотной станции. Значение потенциала РЛС в большой степени определяет ее защищенность от активных помех, так как пропорционально .304

ему должен возрастать потенциал передатчика помех. Следовательно, при прочих равных условиях, для подавления одного из каналов n-частотной РЛС с п передатчиками и разнесенными в пространстве диаграммами направленности антенн понадобится увеличение потенциала передатчика помех в п раз по сравнению с условиями подавления одночастотной станции. Сектор подавления для многочастотной РЛС при этом будет в п раз меньше.

Защищенность многочастотной РЛС от пассивных помех искусственного и естественного происхождения также повысится вследствие сужения диаграммы направленности антенны каждого канала по сравнению с одночастотной РЛС. Как известно [134], если частицы, создающие пассивные помехи (дипольные отражатели, капли дождя и т. п.), распределены равномерно в пределах пространства, существенно превышающего элементарный разрешаемый объем, то мощность Рп пассивных помех на входе приемника РЛС пропорциональна разрешаемому объему. Применительно к импульсной станции этот объем определяется произведением сечения диаграммы направленности антенны на заданной дальности г и длительности импульса РЛС ти, выраженной в единицах дальности. Имеет место соотношение [134]

р =kn е°9г0Р r» ils (6.4.2)

а 4 2

где с - скорость света; k - коэффициент пропорциональности.

Формула (6.4.2) показывает, что сужение диаграммы направленности, например, в вертикальной плоскости в п раз приводит к пропорциональному уменьшению входной мощности пассивной помехи при прочих равных условиях. Дальность действия РЛС пропорциональна корню квадратному из коэффициента усиления ее антенны. Поэтому, если сравнивать дальность действия одночастотной РЛС и отдельного канала многочастотной станции (при прочих равных условиях), то для n-канальной станции дальность действия будет в У~п раз больше (без учета поглощения энергии радиоволн в атмосфере).

Рассмотрим второй путь многочастотного излучения, при котором каждая цель облучается зондирующими сигналами на нескольких частотах. Если значения потенциалов многочастотной и одночастотной станций принять одинаковыми,



то дальность обнаружения целей и помехозащищенность первой из них будут больше. В этом состоит особенность многочастотной станции рассматриваемого типа.

При изменении частоты облучающих цель колебаний диаграмма переизлучения цели деформируется, в результате чего изменяется амплитуда отраженных сигналов, принимаемых при данном взаимном расположении РЛС и цели (подробнее см. §6.3). Применяя одновременное излучение зондирующих сигналов на нескольких частотах, различие между которыми выбирается в соответствии с неравенством (6.3.4) и суммируя выходные сигналы всех каналов, следует ожидать, что результирующий сигнал будет иметь гораздо меньшие флуктуации по амплитуде при движении цели, чем в случае использования одночастотной РЛС. Уменьшение флуктуации отраженных сигналов приведет к увеличению дальности обнаружения целей (при прочих равных условиях).

Оценить увеличение дальности действия РЛС можно следующим путем. Допустим, что обработка сигналов в многочастотной станции состоит в сравнении с порогом выходного напряжения приемника каждого канала и последующем суммировании напряжений тех каналов, где превышен порог. Таким образом, суммарное выходное напряжение, подводимое, например, к индикаторному устройству, можно представить как

"еых = 2 Ы" <6АЗ)

где Ui - напряжение, образующееся на выходе порогового устройства г-го канала. Вероятностью правильного обнаружения сигнала в отдельном канале рп0 t следует называть вероятность того, что в этом канале сумма сигнала и шума превысит порог, т. е. Ui > iVnap. Тогда вероятность правильного обнаружения n-канальной системы рп0 ст представляет собой вероятность превышения порогового уровня хотя бы в одном канале и равна при рп01 = рпо2 = ... =

" Pnoi г~ ••• = Prion

/Vct=1- (1 -/>„„,)". (6.4.4)

Рассуждая аналогичным образом, можно выразить вероятность ложной тревоги системы рлт ст через вероятность 306

ложной тревоги в отдельном канале рлт t

pJ1T ст = 1 - (1 - рЛ1 Л"; (6.4.5)

ПРИ Рлт i "С 1 можно воспользоваться приближенным равенством

Рлт ст ~ "Рлт i- (6.4.6)

При сравнении характеристик обнаружения многочастотной и одночастотной станций следует соблюдать два условия. Во-первых, должна быть одинаковой полная энергия

излучаемых колебаний, т. е. Еизл = 2 ЕИЗл ь гДе Еа:,

Еазл1 - энергии излучения одночастотной и г-того канала многочастотной РЛС соответственно Во-вторых, должны быть одинаковыми результирующие значения вероятностей правильного обнаружения рп0 ст и ложной тревоги рлтс для РЛС обоих типов.

Например, при приеме сигналов с неизвестной начальной фазой и медленно флуктуирующей амплитудой требуемое отношение сигнал/шум для одноканальной станции связано со значениями вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги следующей зависимостью [52]:

~Ed о п (Рпо ст/Рлт ст) (6 4 7

Л/ ~ 1п(1/рп0(.т)

где Ес - полная энергия принимаемых сигналов, используемая для единичного обнаружения; N - спектральная плотность мощности собственного шума приемника.

Для многоканальной станции должны быть обеспечены иные значения вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги в отдельных каналах (pnoi и рлт ,). Поэтому и отношение сигнал/шум потребуется иное. По формулам (6.4.4) и (6.4.6) можно определить рпог- и рлткак

Pnoi - у Рао ст И Рлт г Рлт ст/*"

Теперь, обратившись к формулам (6.4.7), можно рассчитать значение отношения сигнал/шум на входе одного канала qt приемника многочастотной РЛС. При заданном значении N, одинаковом как для одноканальной РЛС, так п для любого канала «-канальной станции, можно определить требуемое значение энергии Eci сигнала на входе отдельного канала многоканальной станции Ecl = qtN 12.



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



0.0009