когерентный и некогерентный. Рлс с сдц подразделяются на истиннокогерентные и псевдокогерентные
 Скачать 128.39 Kb.
|
|
Глава 1 мпульсные РЛС, осуществляющие когерентный прием и содержащие устройство ЧПК, называют РЛС с селекцией движущихся целей (РЛС с СДЦ). Основная цель использования РЛС с СДЦ является режекция сигналов пассивных помех от неподвижных целей (зданий, холмов, деревьев), и выделение сигналов отраженных от движущихся целей для их дальнейшего использования в обнаружителях и отображения радиолокационной обстановки на индикаторе. РЛС с СДЦ подразделяются на истинно-когерентные и псевдо-когерентные. В истинно-когерентных РЛС зондирующий сигнал представляет собой когерентную последовательность радиоимпульсов с одинаковой начальной фазой всех радиоимпульсов или с известной разностью начальных фаз радиоимпульсов отстоящих на В псевдо-когерентных РЛС зондирующий сигнал представляет собой некогерентную последовательность радиоимпульсов, но при обработке принятых сигналов случайность начальных фаз используется таким образом, что прием становится когерентным. Другими словами, как в истинно-когерентных РЛС, так и в псевдо-когерентных РЛС сигнал на выходе линейного тракта приемника, полученный при отражении зондирующего сигнала от неподвижной точечной цели, представляет собой импульсную когерентную пачку с одинаковыми начальными фазами радиоимпульсов, а при отражении от подвижной точечной цели, движущейся с радиальной скоростью начальные фазы радиоимпульсов в соседних периодах повторения отличается на . При анализе работы когерентно-импульсных РЛС обычно делается допущение, что в пределах главного "луча" диаграмма направленности постоянна, а вне главного "луча" излучение и прием не проводятся. Это допущение позволяет считать, что даже с учетом сканирования антенны амплитуды всех импульсов когерентной пачки, полученной при отражении зондирующего сигнала от точечной подвижной или неподвижной цели, одинаковы. Истинно-когерентные РЛС строятся на базе многокаскадного передатчика с усилителями мощности на выходе, а псевдо-когерентные РЛС - на базе высокочастотного генератора. Для проектируемой РЛС необходимо использовать сложный сигналы для этого, как правило, используются истинно-когерентные РЛС. Псевдокогерентные РЛС с внутренней когерентностью: Простой однокаскадный передатчик, работающий в режиме самовозбуждения, каковым является, например, магнетрон, проще, чем передатчик истиннокогерентных РЛС, состоящий из нескольких каскадов. Однако импульсы, генерируемые магнетроном, некогерентны. Несмотря на это можно путем запоминания начальной фазы каждого импульса на время периода повторения исключить их влияние и построить когерентно-импульсную систему. Такая система не является когерентной в полном смысле, т.к. формируемые магнетроном радиоимпульсы в каждом последующем периоде имеют случайную фазу. Однако, в пределах одного периода когерентный гетеродин запоминает начальную фазу радиоимпульса и «хранит» ее в течение периода. Такие РЛС получили название псевдокогерентных. Таким образом, псевдокогерентными называются РЛС, у которых условие когерентности колебаний передатчика и когерентного гетеродина выполняется в течение одного периода повторения. Запоминание начальной фазы осуществляется путем синхронизации по фазе специального когерентного гетеродина в начале каждого импульса магнетрона. Поскольку запоминание фазы радиоимпульса производится когерентным гетеродином, являющимся составной частью РЛС, то такие РЛС называются РЛС с внутренней когерентностью. Рассмотрим работу простейшей псевдокогерентной РЛС. Структурная схема простейшей псевдокогерентной PЛC Импульсы магнетронного генератора через аттенюатор попадают на когерентный гетеродин, который в этот момент времени начинает работать на частоте собственных автоколебаний, но с навязанной начальной фазой колебаний. К концу периода повторения специальные импульсы срыва Uср срывают колебания когерентного гетеродина до начала генерирования следующего импульса магнетрона. Временные диаграммы процессов в псевдокогерентной РЛС На рисунке показаны отраженные импульсы Uс для случая, когда расстояние РЛС цель от периода к периоду повторения не изменилось. Несмотря на случайный характер начальной фазы каждого импульса магнетрона (а следовательно, и отраженного импульса) при неизменном расстоянии разность фаз между колебаниями когерентного гетеродина и сигнала остается постоянной. Это определяет одинаковую амплитуду видеоимпульсов на выходе фазового детектора. При движении цели разность фаз изменяется на величину 13 EMBED Equation.3 1415 , где 13 EMBED Equation.3 1415 изменение времени запаздывания от периода к периоду. Таким образом, под действием когерентного гетеродина и полезного сигнала в фазовом детекторе происходят такие же процессы и выделяются такие же видеоимпульсы, как в истинно когерентных РЛС. Все результаты о характере спектра видеоимпульсов, слепых скоростях и т. д. остаются в силе. Псевдокогерентная РЛС с фазовым детектором на промежуточной частоте. На практике простейшую схему существить трудно из-за необходимости обеспечения большого усиления в диапазоне СВЧ и трудностей фазирования когерентного гетеродина на этой частоте. Указанные процессы значительно облегчаются при переводе когерентного гетеродина, а также фазового детектора на промежуточную частоту. Структурная схема такой РЛС изображена на рисунке. Псевдокогерентная РЛС с фазированием на ПЧ С помощью стабильного местного гетеродина с частотой fмг в первом смесителе фазирующие импульсы магнетрона с частотой fп преобразуются в фазирующие импульсы промежуточной частоты fпч и подаются на когерентный гетеродин. Тот же местный гетеродин во втором смесителе преобразует несущую частоту импульсов полезного сигнала fп±fд в частоту fпч±fд. Псевдокогерентные РЛС с внешней когерентностью Некогерентная РЛС также может быть использована для выделения движущихся целей. Это удается, когда неподвижная и движущаяся цели занимают один разрешаемый импульсный объем. Наиболее распространенный случай движущаяся цель на фоне протяженных местных предметов, окружающих РЛС. В данном случае пассивную помеху можно рассматривать, как опорный сигнал псевдокогерентной системы. В этом случае на вход приемной системы поступает сигнал, отраженный от неподвижного предмета (пассивная помеха) с несущей частотой f0 и сигнал, отраженный от цели частотой f0+ fд. В результате взаимодействия этих сигналов на амплитудном детекторе выделяются видеоимпульсы, промодулированные частотой Доплера. Такие РЛС называются псевдокогерентными РЛС с внешней когерентностью. Таким образом, псевдокогерентными РЛС с внешней когерентностью называют псевдокогерентные РЛС, у которых в качестве опорного сигнала используется сигнал, отраженный от неподвижного предмета. Пульсации этих импульсов на фоне местных предметов можно, например, наблюдать на экране индикатора с амплитудной отметкой (при этом специальный фазовый детектор не требуется, так как его роль в данном случае выполняет амплитудный детектор приемника). Псевдокогерентные РЛС с внешней когерентностью в современных зенитных комплексах не применяются. Глава 2 В соответствии с определением, введенным в гл. 1, некогерентный сигнал отличается от когерентного наличием дополнительных случайных разовых сдвигов у отдельных периодов модуляции. Эти фазовые сдвиги обусловлены способом генерирования сигналов такого вида. Высокочастотный генератор запускается в каждом периоде импульсом модулятора. При этом фаза колебаний генератора изменяется от импульса к импульсу случайным образом. Начальные фазы колебаний в отдельных периодах оказываются независимыми и распределены равномерно в интервале  Очевидно, различие между некогерентным и когерентным сигналами сохраняется лишь до тех пор, пока значения начальных фаз не запоминаются и не используются при приеме. В системах селекции движущихся целей иногда используются [65] так называемые когерентные гетеродины, фазируемые каждым импульсом передатчика. При этом сигнал на выходе смесителя является когерентным. Различие между когерентным и некогерентным сигналами становится несущественным и в том случае, если ширина полосы фильтра, осуществляющего когерентное накопление, значительно больше частоты повторения. Если скважность импульсов высока, то такое расширение полосы не приводит к искажению модуляции: за длительность импульса фильтр по-прежнему работает как интегратор. За время между импульсами напряжение на выходе фильтра успевает уменьшиться почти до нуля, так что соседние импульсы детектируются независимо. Это обстоятельство позволит нам исйользовать в данной главе при исследовании характеристик обнаружения некогерентного сигнала ряд результатов, полученных в гл. 4 для когерентного сигнала. Рассмотрение в этой главе начинается с исследования свойств отношения правдоподобия для некогерентного сигнала. Оказывается, что придать оптимальным операциям приемлемый с технической точки зрения вид удается лишь для крайних случаев медленных и быстрых флюктуаций при весьма больших и весьма малых отношениях сигнал/шум. Найти характеристики обнаружения, соответствующие оптимальным операциям, в общем случае не удается. Поэтому, следуя ряду других работ [9, 19], мы рассматриваем эти характеристики лишь для системы, осуществляющей суммирование квадратов огибающих импульсов за время наблюдения. Кроме этой системы обнаружения, в главе анализируется система с двоичным накоплением, а также система с интегрированием развертки по дальности. Для рассматриваемых систем наряду с надежностью обнаружения на фоне шумов исследуется помехоустойчивость по отношению к активным помехам. Глава 3  В данной статье объясняется термин когерентность частот, объясняются способы получения когерентных частот, а также даётся описание возможных влияющих на измерительную систему факторов некогерентности частот. В физике когерентностью называется согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Под согласованностью подразумевается постоянство разности фаз и частот этих процессов, дающее при сложении стационарную (неизменную) интерференционную картину. Когерентными могут быть не только равные частоты, но и частоты F1 и F2, относящиеся друг к другу как отношение натуральных чисел M и N: F1 / F2 = M / N , где N ≠ 0, поскольку такие частоты при взаимодействии также дают стационарную интерференционную картину. В технической системе когерентная частота сигнала по отношению к частоте сигнала опорного генератора может быть получена: постоянной задержкой сигнала опорной частоты; делением частоты опорного генератора посредством счётной схемы деления частоты; синтезом частоты системой c фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) или другим методам синтеза, основанном на исходных когерентных частотах. Любая реальная измерительная система находится в зоне влияния различных частот, присутствующих в исходном сигнале, и частот влияющих физических процессов в самой измерительной системе (частота питающей сети, частота преобразования импульсного источника питания, частота преобразования АЦП и другие факторы). При этом, частоты от независимых источников некогерентны. Поставим вопрос так: При всех прочих равных, можно добиться меньшей погрешности измерений в измерительной системе с когерентными или некогерентными частотами влияющих процессов? В системе с некогерентными частотами процессов при их возможном взаимодействии будет иметь место нестационарная (т.е. случайная) интерференционная картина. И данный влияющий фактор породит не только случайную составляющую погрешности измерений, но и не постоянную погрешность (допустим, вследствие температурной зависимости соотношения частот), которая ухудшит повторяемость результатов измерений. В системе с когерентными частотами процессов при их возможном взаимодействии будет присутствовать стационарная (т.е. неслучайная) интерференционная картина. И данный влияющий фактор породит систематическую составляющую погрешности измерений, которая может быть (хотя бы частично) скомпенсирована, например, калибровкой или тарировкой, или другим методом обработки сигнала, учитывающим постоянный характер влияющей когерентной помехи (например, при синхронном методе измерения по отношению к фазе напряжения сети 50 Гц). При когерентном методе обработки сигнала используется знание когерентных свойств помехи или сигнала по отношению к известной частоте. Например, если на измерительную систему воздействует синхронная помеха, то при измерениях могут быть взяты только периодические участки сигнала, где помеха не оказывает влияния. При этом способе периодическая помеха должна быть выделена отдельным каналом измерения, и этот канал должен стать каналом синхронизации. Если в измерительной системе присутствует канал синхронизации, то метод обработки, использующий синхронизацию, называют также синхронным |