Бортовая радиолокационная система обнаружения, страница 2

Построение РЛС с высокой и низкой частотами повторения в значительной степени зависит от того, каким образом решаются задачи дальнометрии, устранения неоднозначности по дальности и «слепых» дальностей. В этих случаях можно использовать вабуляцию частот повторения, то есть осуществлять дальнометрию на нескольких частотах повторения, затем идентифицировать отметки цели при различных частотах повторения и тем самым решать неоднозначность по дальности. Кроме того, возможно использовать дополнительную модуляцию зондирующего сигнала модулирующим, частота которого выбрана для целей однозначной дальнометрии. Тогда применяя частотный или фазовый метод дальнометрии, можно разрешить неоднозначность отсчёта дальности при высокой частоте повторения.

Для измерения дальности разобьём заданный  диапазон на небольшие участки, каждый из которых может быть одновременно исследован на наличие цели, их число определяется исходя из разрешающей способности по дальности, максимальной и минимальной дальности обнаружения. Число участков разбиения (селекторов дальности) можно определить по формуле:

N = Т_п / t_и  , где:

n – число селекторов дальности;

Т_п – период следования зондирующих импульсов;

t_и– разрешающая способность по дальности.

Дальность определяется по номеру фильтра на выходе, которого появился отражённый сигнал. Для устранения неоднозначности в определении дальности  будем использовать схему РЛС с высокой частотой повторения с модуляцией несущей частоты гармоническим сигналом. Приёмопередатчик формирует последовательность когерентных радиоимпульсов с частотной модуляцией несущей по гармоническому закону, обеспечивающей однозначность дальнометрии. Несущая частота, промежуточная и частота модуляции получаются из колебаний стабильного задающего генератора путём умножения и деления его частоты.

Сопровождение по дальности является процессом непрерывного измерения задержки между моментами посылки зондирующего импульса и прихода эхо-сигнала. Сопровождение по дальности является основным средством выделения желаемой цели из группы других целей путём использования строба дальности для исключения появления на выходе детектора напряжения ошибки, обусловленного наличием других целей

Выбор типа зондирующего сигнала.

Дальность действия РЛС в случае оптимальной обработки сигнала зависит от энергии зондирующего сигнала независимо от его формы или структуры. Дальность при заданной скорости обзора зависит от энергии зондирующего импульса. Учитывая, что предельные мощности электронных приборов и антенно-фидерных устройств ограничены, увеличение дальности неизбежно связано с увеличением длительности зондирующих импульсов. Это приводит к снижению потенциальной разрешающей способности по дальности. Увеличением длительности обычного импульса позволяет увеличить дальность действия, точность и разрешающую способность по скорости, точность измерения угловых координат, но снижает разрешающую способность по и точность измерения по дальности. Разрешить противоречие однозначного измерения и скорости и дальности иногда является невыполнимой задачей. Уменьшение негативных свойств импульсно-доплеровских РЛС с низкой и высокой частотами повторения возможно при переходе к средней частоте повторения. При этом получается неопределённость и по скорости и по дальности, но облегчается обнаружение целей на фоне отражений от земли.

При решении задачи выбора оптимального сигнала максимизирующего отношение мощностей сигнала и помех на выходе оптимальной системы обработки, необходимо добиться наименьшего перекрытия диаграммы неопределённости зондирующего сигнала и следа функции распределения помех.

Частота повторения импульсов выбирается из условия:

F_п ≥ 2(V_н + V_ц) / l, где:

V_н – скорость носителя;

V_ц – скорость цели;

l  –  длина волны.

Данная формула применяется при движении носителя и цели на встречу друг другу. В этом случае сигнал от цели находится правее мешающих отражений от земли (режим высоких частот повторения), т.е. отраженный сигнал попадает в зону свободную от помех, следовательно, обнаружение наиболее эффективное.

При попутном движении спектр отражённого сигнала может оказаться в пределах мешающих отражений от земли  в этом случае надо выбрать среднюю или низкую частоту повторения,  так как спектры отражённого сигнала и пассивных помех всё равно перекрываются то, нет необходимости иметь высокую частоту повторения.  

 Так как разрабатываемая РЛС осуществляет круговой обзор пространства, то движение носителя и цели будет как на встречу, так и вдогон.

Длительность импульса определяется  по формуле:

t_и = 2dR/c, где:

с – скорость света;

dR – разрешающая способность по дальности.

 Число импульсов в пачке равно:

n_u = qF_п / 6W, где:

q – ширина диаграммы направленности антенны, град;

F_п – частота повторения импульсов, Гц; 

W – скорость сканирования антенны, об/мин., реальные радиолокаторы обнаружения имеют скорость обзора в пределах 1-60 об/мин.

Метод обработки сигналов.

Осуществляется обработка на средней (10 кГц) частоте повторения на несущей частоте 5 ГГц. В передатчике может быть использован ЛБВ с управляющей сеткой, позволяющая изменять режимы излучения и вид зондирующего сигнала в широких пределах. Управление режимами РЛС должна обеспечивать быстродействующая ЭВМ, а для обработки информации используется блок цифровой обработки сигналов.

При обнаружении цели в РЛС обработка пачки импульсов, отраженных от цели, разделяется на внутрипериодную и междупериодную. Внутрипериодная обработка состоит в оптимальной фильтрации каждого импульса и реализуется, как правило, на промежуточной частоте. Роль фильтра выполняет усилитель промежуточной частоты, полоса которого согласуется с  шириной спектра одиночного радиоимпульса. Междупериодная обработка производится с помощью синхронного интегратора, осуществляющего суммирование сигналов, соответствующих одной и той же дальности. В зависимости от того, учитывается или не учитывается при междупериодной обработке фазовая структура сигнала, приём радиолокационных сигналов соответственно подразделяют на когерентный и некогерентный. Так как частота и фаза отражённого сигнала в данном случае неизвестна то, обработка сигнала некогерентная. Возникает необходимость отдельной обработки сигналов по средней и, отдельно, по высокой частотам повторения.

Выбор и обоснование структурной схемы.