Методы и устройства обработки сигналов в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях: Учебное пособие, страница 3

Стробирование по дальности выполняется в стробирующих каскадах, подключённых к выходу УПЧ, на которые подаются временные стробы длительностью . Количество стробирующих каскадов равно .

Обработка по частоте Доплера в каждом временном канале производится на видеочастоте, в двух квадратурных каналах, где с помощью фазовых детекторов (ФД) полезная информация из фазы приходит в амплитуду. Для цифровой обработки необходимо информацию с выхода ФД преобразовать в цифровые коды, что выполняется с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Блок, обозначенный как БПФ, включает память на всю пачку отраженных импульсов и обработку в виде БПФ.

На выходе БПФ образуется  частотных каналов, где - число импульсов в пачке, отраженной от цели. Полоса пропускания каждого доплеровского фильтра в этом случае будет

                                          .                              (5)

В БПФ производится когерентное накопление сигнала .

Объединение квадратурных каналов производится в блоке объединения квадратур (БОК), причем объединение производится для каждого частотного канала. Обнаружение полезного сигнала происходит на выходах многоканального ( каналов) порогового устройства (ПУ). Дальнейшая обработка в виде фиксации обнаружения и измерения параметров цели производится в блоке определения параметров сигнала (БОПС).

Величина порогового сигнала  на выходе когерентного накопителя:

                                             ,                               (6)       

где ,  - отношение напряжения полезного сигнала () к среднеквадратическому значению шума () на входе устройства обработки.

Структура фильтра, представленного на рис. 5, реально в цифровом виде выполняется на одном АЦП и спецпроцессоре с одним БПФ. Многоканальность по времени реализуется за счет разбиения по временным тактам работы АЦП и БПФ.

На рис. 6 приведены спектры соседних гармоник, отражен-ных от пассивных помех, от цели и с учетом частотной харак-теристики согласованного фильтра, выполненного в виде много-канального доплеровского фильтра, показанного на рис. 4 для режима ВЧП: 

Рис. 6

Аналогичный спектр на рис. 7 представлен при выполнении многоканального доплеровского фильтра в виде БПФ, структурная схема которого показана на рис. 5.

Рис. 7

Особенность обработки, показанной на рис. 6, состоит в том, что доплеровские фильтры расположены в зоне спектра, свободного от пассивной помехи. При изменении скорости носителя РЛС меняется положение точек , что приводит к изменению зоны спектра, свободного от пассивных помех. В этом случае для перекрытия всей зоны спектра, где может находиться полезный сигнал, следует производить адаптивную привязку начала гребенки доплеровских фильтров к скорости носителя РЛС (к точке ).

В случае использования БПФ (рис. 7), по ширине спектра пассивных помех  рассчитывают количество частотных каналов БПФ, в которых находится помеха, и эти каналы в обнаружении полезного сигнала не участвуют.

Методы и алгоритмы обработки сигналов

на догонных курсах

Кроме режима, соответствующего встречным курсам, существует режим, когда полезная цель движется в одном направлении с носителем РЛС. Этот режим называется сближением с целью в задней полусфере или режимом догонных курсов. Это наиболее сложный режим, потому что отраженные от цели сигналы могут попадать в область доплеровских частот мешающих отражений и обнаружение происходит на фоне пассивной помехи.

Если скорость цели значительно превышает скорость носителя РЛС,  , при движении в одном направлении, возможно обнаружение на фоне шума приемника, т.к. спектральные составляющие цели могут лежать вне спектра отражений от подстилающей поверхности и для обнаружения можно использовать режим ВЧП. Во всех остальных случаях обнаружение производится на фоне мешающих отражений от земной поверхности.

К чему приводит использование режима ВЧП в данной ситуации:

а) не используется участок спектра, свободный от пассивных помех по вышеприведенным причинам;

б) искусственно увеличивается интенсивность помех, связанных с альтиметровыми отражениями от земли.

Рассмотрим возникновение альтиметровых отражений.

В работе [2, т. 1] показано, что суммарная интенсивность отражений от земной поверхности при углах, лежащих в пределах  от вертикального, практически одинакова. Тогда протяженность альтиметровых отражений во временной области  можно определить из прямоугольного треугольника, задавшись высотой полета Н носителя РЛС:

                                              .                                  (7)

Предположим, что высота полета носителя составляет  H=20 км , тогда h=3 км и участок дальности земной поверхности, занимаемый высотными отражениями, составляет

3 км.

Если частота повторения в режиме ВЧП составляет F=100 кГц (период повторения T=10 мкс), участок дальности, соответствующий периоду повторения, равен ΔD=1,5 км.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

Сравнивая величины “” и ””, видим, что протяженность альтиметровых отражений превышает длительность участка земной поверхности, определяемого периодом повторения. Это приводит к искусственному увеличению интенсивности уже значительных альтиметровых отражений. Это можно пояснить осциллограммами, представленными на рис. 8.

Устранение искусственного повышения мощности помех возможно за счет увеличения периода повторения Т или уменьшения частоты повторения РЛС.

Рис. 8