5.6.2. Согласованный фильтр при действии смеси стационарной пассивной помехи и шумов.

Рассмотрим случай, когда источником помехи является большое число рассеивающих частиц (например, капель дождя), хаотически расположенных в большом объеме пространства и маскирующих цель, причем как цель, так и частицы неподвижны относительно РЛС. При этом полезный сигнал отличается от помехи лишь своей «сосредоточенностью» по оси времени. Заметим, что так как помеха образуется путем некогерентного сложения множества сигналов, то ее энергетический спектр равен N (f) = S² (f), где S (f) - амплитудно-частотный спектр одиночных импульсов полезного сигнала (т. е. за один период повторения); =s - средний коэффициент заполнения импульсов.

Амплитудно-частотная характеристика фильтра (рис.5.17), максимизирующего отношение сигнал-помеха (в данном случае-смеси белого шума со спектральной плотностью N₀ и пассивной помехи с энергетическим спектром N (f) равна .

Рис. 5.17. Амплитудно-частотная характеристика СФ при действии пассивной помехи и шумов

Этот фильтр расширяет полосу частот, так как S (f)-функция, спадающая относительно центральной частоты f₀. Поэтому импульсы полезного сигнала обостряются, и так как фильтр не меняет соотношения между средними мощностями сигнала и помехи, то повышается отношение пиковой мощности к средней мощности помехи.

Увеличение отношения сигнал-помеха в данном случае достигается за счет расширения полосы частот фильтра, однако при увеличении полосы повышается уровень шумов. Так как цель обычно движется относительно РЛС, то это облегчает ее обнаружение на фоне отражений от местных предметов или рассеивающих частиц.

5.6.3. Оптимальная обработка сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех.

В случае истинно когерентной РЛС спектр сигнала движущейся цели (при большом числе импульсов в пачке ) отличается от спектра сигнала неподвижной цели лишь сдвигом на доплеровскую частоту F_д. Поэтому, для оптимальной обработки таких сигналов на фоне белого шума требуется фильтр, согласованный с одиночными радиоимпульсами пачки (центральную частоту которого обозначим f₀), и полосовой гребенчатый фильтр (ПГФ) с частотой центрального «зуба» f₀±: F_d, остальные полосы пропускания ПГФ отстоят в обе стороны на интервалы, кратные F_д. Для подавления мешающих отражений от малоподвижных целей, спектр которых N(f) сосредоточен вблизи точек f₀ ± kF_d, при большом числе импульсов в пачке и

Рис. 5.18. Амплитудно-частотные спектры и АЧХ фильтров оптимальной обработки: а -спектр сигнала и АЧХ ПГФ. б - энергетический спектр помехи, в - АЧХ РГФ

узкополосной помехе использовать режекторный гребенчатый фильтр (РГФ). Центральный «зуб» такого фильтра соответствует частоте f₀, а остальные сдвинуты в обе стороны на величину, кратную F_n. Если мешающие цели имеют заметную собственную скорость, то полосы пропускания РГФ сдвигаются на ± F_dn. При наличии разброса скоростей полосы пропускания соответственно расширяются.

На рис. 5.18, а изображен амплитудно-частотный спектр пачки когерентных радиоимпульсов на частоте f₁= f₀ ± F_d, а на рис. 5.18, б энергетический спектр помехи N (f) на частоте f₂ = f₀ ± F_dn Межпериодная оптимальная обработка осуществляется с помощью фильтра с характеристикой S (f)/[Nо + N (f)]. Такой фильтр можно разбить на, полосовой и режекторный гребенчатые фильтры (ПГФ и РГФ) с АЧХ S(f) (рис. 5.18, а) и 1/[N₀ + N (f)] (рис. 5.18, е). Заметим, что фильтр с характеристикой S(f) в свою очередь, разбивается на СФ внутрипериодной обработки (огибающая «зубьев» S(f)) и равномерный гребенчатый фильтр межпериодной обработки.

Таким образом, устройство оптимальной обработки включает три фильтра: СФ внутрипериодной обработки (его центральная частота f  f₀ ± F_д) и СФ межпериодной обработки, который включает в себя накопитель (ПГФ) и подавитель (РГФ) (рис. 5.18). Как видно, накопитель «настроен» на скорость цели, обеспечивая оптимальную обработку пачки импульсов на фоне белого шума, а подавитель - на скорость помехи, обеспечивая ее режекцию. Порядок включения фильтров ПГФ и РГФ может быть изменен.