РЛС с внешней когерентностью
Как уже отмечалось, к РЛС с внутренней когерентностью предъявляются жесткие требования к стабильности напряжения источника питания и частоты генераторов. Поэтому часто используют режим работы с внешней когерентностью.
На рис. 11.10 приведена структурная схема РЛС, особенностью построения которой является фазирование когерентного генератора (КГ) сигналами, снимаемыми с УПЧ радиоприемного устройства через небольшую задержку .
Так как характер сигналов, отраженных от цели и источника помехи, различный, сигнал от цели имеет длительность, соответствующую длительности зондирующего сигнала (цель точечная), а сигнал, отраженный от источника пассивной помехи, имеет большую длительность, так как пространство, занимаемое источником помехи, больше разрешаемого объема.
| Рис .11.10. РЛС с внешней когерентностью
|
Рассмотрим работу схемы фазирования при внешней когерентности. Поскольку фазирование когерентного гетеродина происходит отраженным импульсом, в котором фаза ВЧ колебания определяется не только случайной начальной фазой передатчика (которую необходимо скомпенсировать), но и доплеровским смещением частоты, то, если в цепь фазирования не поставить задержки , на фазовый детектор (ФД) всегда приходили бы колебания сигнала и опорного напряжения с гетеродина в фазе. Разность фаз всегда была бы равна нулю напряжение на выходе ФД, пропорциональное , было постоянным.
Фазирование когерентного гетеродина осуществляется с некоторым запаздыванием (обычно ), поэтому на детекторе сравниваются по фазе колебания сигнала в отсутствии помехи и сигнала в смеси с помехой с опорным колебанием, имеющим фазу в течение времени с УПЧ на гетеродин поступит колебание, которое сфазирует колебания гетеродина. Если задержку выбрать равной длительности сигнала , то фаза колебания сигнала цели в детекторе всегда будет сравниваться с фазой колебания гетеродина, соответствующей фазе помехи предыдущего периода. Поскольку помеха протяженная, то в течение времени фаза колебания помехи будет также сравниваться с фазой колебания гетеродина, сфазированным в предыдущем периоде следования, а затем гетеродин фазируется поступающей помехой. На детекторе начиная с момента фазы колебаний помехи и опорного сигнала будут одинаковыми и разность фаз будет равна нулю. Таким образом, в течение времени помеха с выхода детектора будет поступать в режекторный фильтр (ЧПК), а в течение времени от помехи на выходе детектора будет постоянное напряжение. Если в качестве выходного устройства использовать индикатор кругового обзора, то на его экране будет видна только кромка облака, определяемая длительностью . Вся внутренняя часть облака компенсируется. цель находящаяся внутри облака, будет эффективно выделяться. Существенным недостатком такой системы является наличие кромки облака.
11.3. Канал временнόй когерентной фильтрации сигналов
Целесообразно здесь более детально рассмотреть цифровое когерентное накопление сигналов в когерентно-импульсных РЛС. Как отмечалось ранее (гл. 10), одной из основных тенденций развития современных РЛС является применение в передающих устройствах цифровых методов формирования излучаемых сигналов, что позволяет реализовать импульсно-когерентную обработку сигналов цифровыми методами.
| Согласованная фильтрация когерентных сигналов
|
| Когерентная компенсация пассивных помех
|
| Рис. 11.11. Последовательность операций времячастотной обработки сигналов
|
В соответствии с общим статистическим подходом к решению задач обработки сигналов на фоне помех, в канале времячастотной фильтрации принимаемых колебаний должны решаться следующие задачи (рис.11.11).
1. Временная внутрипериодная обработка принимаемых когерентных сигналов, включающая нелинейную обработку (ограничение, логарифмирование и т. д.) и согласованную фильтрацию или корреляционную обработку. В дальнейшем в данном разделе рассматривается только решение задачи согласованной фильтрации широкополосных импульсных сигналов.
2. Межпериодная компенсация коррелированных во времени помех, обусловленных отражениями от подстилающей поверхности, местных предметов, гидрометеоров (облаков, дождя, тумана и др.) и специально созданных мешающих отражателей. Такие помехи получили название пассивных помех. Основным способом компенсации пассивных помех является селекция лоцируемых объектов по доплеровскому смещению частоты отраженных сигналов относительно частоты зондирующего сигнала. Такой способ компенсации помех получил название селекции движущихся целей (СДЦ). Более детально это будет рассмотрено в гл. 12.
3. Когерентное (или некогерентное) накопление сигналов на выходе режекторного фильтра СДЦ и формирование некоторой статистики о фильтруемом процессе, на основе которой принимается решение об обнаружении и оцениваются информационные параметры полезного сигнала.
В процессе объединения блоков, изображенных на рис. 11.11, в канал когерентной обработки сигналов потребуется ряд вспомогательных, но весьма существенных операций (компенсация боковых лепестков автокорреляционной функции сигнала на выходе согласованного фильтра, взвешивание амплитуд огибающих напряжений на входе или выходе фильтра БПФ, формирование пачек сигналов и др).