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

Суммарная энергия входных сигналов, распределяющаяся между п каналами, будет равна

Есх= 2 Еы = пЕы. 1=1

Если энергия nEai входных сигналов, требуемая при использовании «-канальной станции, оказывается меньше требуемой энергии Ес сигнала одноканальной РЛС, то при прочих равных условиях дальность действия многочастотной РЛС (гмч) будет больше, чем у одночастотной (лоч); отношение этих дальностей составляет

Woq= V EjnEci.

Так как отношение энергий равно q, то rKJr64=Vglnqi. (6.4.8)

Графики на рис. 6.21 иллюстрируют результаты подобных расчетов для трехчастотной станции. На этом рисунке сплошная линия соответствует характеристике обнаружения трехчастотной станции, а пунктирная- одночастотной. Результаты расчета показывают, например, что ПРИ РлтсРлтст = Ю-6 и Рпо от = 0.95 требуемое отношение сигнал/шум для одночастотной станции q ж 180, а для трехчастотной 3 = 60. Таким образом, увеличение дальности действия трехчастотной станции составляет гжгоч ~ 1,32.

Для повышения защищенности многочастотной станции от активных шумовых помех применяют различные варианты совместной обработки выходных сигналов отдельных кана-


О 2 i I 1 I I I

10 20 30 10 60 ВО 100 200 300 2ECZ/N0

В Рлтс=const

Рис. 6.22.

20 30 40 60 80100 200 300 2EczlN0

лов. В трехчастотной РЛС используются, например, следующие варианты обработки [43, 781:

а) У вых = «1 (Ui + U2 + (У3),

б) ивых = к2 (UxU, + игиа + UJJ3),

в) ивых = KsUiUiUa.

При этих вариантах обработки в порядке их перечисления РЛС обладают ухудшающимися характеристиками обнаружения, но улучшающейся помехозащищенностью.

При заданных значениях вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги для отдельного канала (pnoj и рЛт1) значения вероятностей рпост и рлтст для трех-канальной системы при варианте обработки а определяются формулами (6.4.4) и (6.4.6).

Если используется вариант б, то

по ст - 1 -(1 Р"° )3 , = !-(!

Рит ст

Наконец, для

Рпо ст = Рп° «> Рт ст - "л! «•

(6.4.9) (6.4.10)

"Рлт if «Зрлт ,,

варианта в имеем

(6.4.11) (6.4.12)

Задаваясь вероятностями рпо ст и рлт ст, по формулам (6.4.4), (6.4.6), (6.4.9) - (6.4.12) можно рассчитать вероятности рпо,- и рлта затем по формуле (6.4.7) определить требуемое отношение сигнал/шум q-t на входе одного приемника. Результаты подобных расчетов приведены в виде графиков на рис. 6.22; на этом рисунке по оси абсцисс отложено утроенное значение qit соответствующее суммарной излучаемой мощности РЛС. Результаты анализа показывают, что наилучшими характеристиками обнаружения действительно обладает варианта, а наихудшими - вариант а.



Помехозащищенность РЛС с этими вариантами обработки сигналов оказывается различной потому, что при варианте а для подавления РЛС достаточно создавать помеху только на одной из частот, при варианте б необходимо подавлять РЛС не менее чем по двум частотным каналам, а при варианте в- по всем трем.

Для повышения помехозащищенности многочастотной РЛС можно использовать различную частоту следования импульсов в разных каналах [43, 781. Так, например, в одном из каналов частота следования импульсов может быть выбрана из условия беспропускной селекции быстродвижу-щихся целей на фоне неподвижных или медленно движущихся целей (FH > 2Fn макс), а в другом канале из условия однозначного измерения максимальной дальности гмакс (Fа с/2гмакС). Различие частот следования в каналах РЛС приводит к разному числу импульсных сигналов, накапливаемых при обнаружении цели на разных частотах. Следствием этого является ухудшение характеристик обнаружения РЛС. Точный анализ характеристик подобной станции при п > 2 представляет серьезные трудности и пока не реализован. Данные предварительных исследований 43] позволяют предполагать, что ухудшение характеристик обнаружения не должно быть существенным.

Увеличение надежности работы многочастотной РЛС по сравнению с одночастотной определяется тем, что вероятность одновременного выхода из строя всех п каналов гораздо меньше вероятности отказа одного канала одночастотной РЛС. В то же время при нормальной работе хотя бы одного канала и выходе из строя остальных многочастотную РЛС можно считать функционирующей при некотором ухудшении ее показателей. Если под вероятностью безотказной работы многоканальной РЛС (рбв„) понимать вероятность нормальной работы в течение заданного времени хотя бы одного канала из п , то р6пп связана с вероятностью безотказной работы отдельного канала pooi очевидным соотношением

РбРп = 1 - (1 - Рбрдп- (6.4.13)

Расчеты по формуле (6.4.13) показывают, что уже при п = 3 надежность системы существенно превышает надежность одного канала. Так, при вероятности безотказной работы одного канала равной 0,6 (низкая надежность) эта вероятность для трехканальной системы составляет 0,933. 310

Судя по материалам работ [37, 132, 195], можно считать, что различие частот в многочастотной РЛС составляет десятки и сотни мегагерц.

6.5. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОВОЙ СЕЛЕКЦИИ

1. Применение частотных систем стабилизации частоты и автоматического слежения за частотой

Потребная полоса радиоприемника, т. е. в конечном итоге его селективные свойства, зависят от спектра принимаемых сигналов, а также от нестабильности несущей частоты радиопередатчика и частоты настройки гетеродина радиоприемника. Из-за нестабильностей частот передатчика /0 и гетеродина /г полосу необходимо выбирать часто шире оптимальной, что ведет к ухудшению селекции сигналов по частоте и условий приема относительно оптимальных.

Известно, что повышение стабильности частоты радиопередатчиков достигается несколькими способами:

- применением схемы задающих автогенераторов с повышенной стабильностью частоты;

- использованием кварцевой и различных способов параметрической стабилизации частоты ПОЗ];

- применением систем автоматической стабилизации частоты.

Те же способы пригодны и для повышения стабильности частоты гетеродинов приемников. В большинстве случаев, однако, гетеродины радиоприемников должны перестраиваться в широкой полосе частот, вследствие чего основное значение здесь приобретает способ, основанный на использовании систем автоматического слежения за частотой.

С точки зрения частотной селекции имеет смысл линии радиосвязи разбить на два вида:

- линии, где минимальное расширение полосы (сверхоптимальной) обеспечивается высокой стабильностью несущей частоты генератора и использованием высокостабильного гетеродина; связь при этом осуществляется на заранее обусловленных (фиксированных) частотах;

- линии, где в радиоприемном устройстве используется система автоматического слежения за частотой сигнала. К линиям последнего вида относятся и такие, в которых



система автоматической стабилизации частоты используется и в радиопередатчиках.

В линиях первого типа необходимое расширение полосы определяется суммарной нестабильностью частот Д/с и Д/г излучаемого сигнала и гетеродина. Будем для определенности полагать, что промежуточная частота /пр = /с - - /г, где /с и /г - частоты излучаемого сигнала и гетеродина соответственно. Частоты /0 и /г вследствие нестабильности изменяются во времени относительно своих средних значений (математических ожиданий) /* и ft, которые будем считать постоянными (стационарный случай). Частоты /с и /г отличаются от своих номинальных значений /с0 и /г0, соответствующих точной установке частоты передатчика и настройке приемника. Разность /с0 - /г0 = /пр0 есть номинальное значение промежуточной частоты.

Потребное расширение полосы 2Д/расш определяется как отличием математических ожиданий от номинальных частот, так и нестабильностью частот /0 и /г. Отклонения частот Д/с = f* - /с0 и Д/г = /г - /го - статистически независимые случайные величины. Потребное расширение полосы вследствие неточности начальной установки можно принять равным

2Д/нач= 2УЪТ+а}, (6.5.1)

где Ос и о - соответственно дисперсии /с и /г.

Аналогично, считая уходы частот передатчика и гетеродина стационарными случайными функциями времени с нулевыми математическими ожиданиями и дисперсиями °"с ф, и а\ ф, можно необходимое расширение принять равным

2Д/фл = 2Уа?ф + а?ф. (6.5.2)

Величиной

2Д /общ = 2УД/Нгач + Д/Фл = 2[а50 + а\ + alФ + о? ф]°5 (6.5.3)

и определяется абсолютное расширение полосы приемника сверх оптимальной. Если полосу не расширять, а выбрать оптимальной, то вследствие расхождения частот будет наблюдаться ухудшение условий приема тем большее, чем выше отношение Afo5ui/Afonr.

В линиях второго типа этих ухудшений можно избежать, использовав системы автоматического слежения за частотой 312

Рис. 6.23.

1 ♦

(АСЧ). Особенно эффективны системы АСЧ там, где имеется опорный сигнал передатчика. К ним относятся приемники всех радиолокационных станций, которые расположены вблизи радиопередатчиков (откуда можно взять опорный сигнал) и некоторые линии радиосвязи. Сюда же можно условно отнести системы АСЧ ракет с полуактивной системой самонаведения, где опорный сигнал принимается хвостовым приемником ракеты. В системах АСЧ с опорным сигналом задача повышения помехозащищенности системы АСЧ не является актуальной, вследствие чего упрощается построение систем автоматического поиска и захвата.

В системах АСЧ без опорного сигнала основное внимание уделяется обеспечению наивыгоднейших условий поиска и захвата системы АСЧ, наилучшей помехоустойчивости (минимальные ошибки, наименьшая вероятность срыва слежения и т. д.). Это накладывает особенности на функциональную схему системы АСЧ и выбор ее параметров.

Система АСЧ при наличии опорного сигнала. Один из вариантов построения функциональной схемы системы АСЧ такого типа применительно к клистронному гетеродину представлен на рис. 6.23. В результате смешения частоты /с опорного сигнала (непрерывного или импульсного) и частоты /кл сигнала клистронного генератора образуется напряжение разностной частоты /, которое после прохождения усилителя разностной частоты (УРЧ) и ограничителя (Огр) поступает на частотный детектор (дискриминатор) (ЧД). Если захвата нет, то включено устройство широкодиапазонного поиска: с помощью двигателя (Дв) осуществляется механическая перестройка клистрона так, что его частота изменяется по линейному закону. По достижении конца диапазона происходит реверс двигателя и перестройка идет в обратном направлении. Одновременно в процессе перестройки с помощью программного потенциометра



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



0.0086