6.7. Адаптивные устройства, улучшающие работу системы сдц
6.7.1. Характеристика системы сдц при перегрузке.
Чтобы вероятность ложной тревоги была постоянной, обычно рекомендовали использовать нелинейность амплитудной характеристики в тракте ПЧ до фазового детектора. Это достигалось с помощью ограничителя или логарифмического приемника. При этом пассивная помеха и шумы не должны были превышать определенный уровень (нормализация). Уровень ограничения выбирался, так, чтобы остаточные пассивные помехи при визуальном наблюдении напоминали шум приемника. Другой способ поддержания постоянства вероятности ложной тревоги основан на использовании временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ), увеличивающей усиление сигнала на входе приемника по мере роста дальности. Однако мощность помехи не всегда уменьшается с увеличением дальности. Кроме того, действие ВАРУ при отсутствии помех вызывает снижение чувствительности приемного тракта.
Метод стабилизации уровня ложных тревог с помощью нелинейного приемного тракта до последнего времени широко использовался благодаря своей простоте. Для помех, которые превышают уровень ограничения, возникает разрыв непрерывности огибающей и, следовательно, появляются дополнительные спектральные линии, расширяющие спектр помех. Это существенно ухудшает подавление в тем большей степени, чем уже «зубья» режекции частотной характеристики, т. е. чем больше кратность ЧПК. Сказанное иллюстрируется рис. 6.43 (правая часть) для пачки с огибающей вида (sin аt/аt)2 при N0,5= 16, когда максимальная амплитуда превышает уровень ограничения на 20 дБ (рис. 6.43). Для сравнения слева показана пачка, которая не превышает уровень ограничения. Если для простой,
двух- и трехкратной ЧПК коэффициенты улучшения I1 = 23 дБ, I2 = 42 дБ, I3 = 60 дБ, то при ограничении, как можно показать, они оказываются соответственно равными Ioгр1 = 20 дБ, Iогр2 = 29 дБ и Iогрз = 33 дБ, т. е. как видим, коэффициент улучшения при 3-кратной ЧПК снижается на I3 - Iогрз = 27 дБ.
Рис. 6.43. Влияние ограничения на работу подавителя системы СДЦ
6.7.2. Фиксатор помех.
Служит для уменьшения уровня помех от местных предметов на входе системы СДЦ.Его действие основано на адаптивном управлении лучом антенны в зависимости от помеховой обстановки путем изменения наклона нижней границы диаграммы направленности (ДН). Результирующая ДН в режиме приема состоит из двух перекрывающихся ДН, одна из них формируется рупорным облучателем главного луча зеркальной антенны РЛС, другая - дополнительным приемным рупором (рис. 6.44). Два эти канала образуют комбинированный канал с помощью управляемых аттенюатора и
Рис. 6.44. Фиксатор помехи
фазовращателя. Как видно из рис. 6.45 для получения в комбинированном луче нуля в направлении = 0 достаточно уменьшить сигнал главного луча на 20 дБ и иметь в сумматоре фазовый сдвиг между каналами, равный точно 180°. Комбинируя лучи на разных дальностях, можно обеспечить положение нижней границы луча не только в направлении = 0°, но и например, для = 0,5 1.
Управление комбинированным лучом производится с помощью измерителя уровня помехи. Для этого часть зоны обзора РЛС (например, до половины максимальной дальности) делится на участки (так, при разбиении на 16 элементов дальности и 64 азимутальных сектора получается всего 1024 участка). В каждом из них измеряются три уровня отражений от местных предметов: низкий («н»), средний («с») и высокий («в»), С помощью регулируемого аттенюатора, фазовращателя и устройства объединения каналов на тех или иных участках к приемному тракту подключаются либо сигналы главного луча, либо комбинация сигнала дополнительного луча и измененного по фазе и амплитуде сигнала главного луча. В результате формируется такое положение нижней границы комбинированного луча (рис. 6.45, б), при котором поддерживается максимальное отношение сигнал-помеха.
Рис. 6.45. Формирование комбинированного луча: a-ДН по мощности главного (1) и дополнительного (2) лучей, б-расположение нижней границы комбинированного луча
При отсутствии отражений от местных предметов из приемного тракта целесообразно выключить канал СДЦ. Это осуществляется с помощью цифровой «карты помех» от местных предметов, запоминающее устройство (ЗУ) которой заполняется за один оборот антенны и может, например, состоять из 2 048 ячеек (64 азимутальных сектора и 32 участка дальности). Датчик помех (см. ниже) производит анализ в каждой из этих ячеек, после чего вырабатывается стробирующий сигнал, подаваемый на устройство выбора видеоканала («без СДЦ» или «с СДЦ»). Кроме того, карта помех может быть использована для воздействия на управляющее устройство фиксатора помех.
Адаптивный аттенюатор помех обеспечивает максимальную подпомеховую видимость цели путем поддерживания линейного режима работы СДЦ, при котором сохраняется максимальный коэффициент улучшения подавителя I. Устройство измеряет уровень помех на входе СДЦ в каждом элементе разрешения один за другим, сравнивая это значение с соответствующим порогом, вырабатывает в реальном времени команду на ослабление помехового сигнала, так чтобы он не выходил за пределы линейного динамического диапазона системы СДЦ.
Возможная структурная схема адаптивного аттенюатора изображена на рис. 6.46. Сигналы с выходов трех УПЧ подаются на три канала, где они воздействуют на узкополосные фильтры, позволяющие выделить узкополосную помеху, создаваемую местными предметами, и подавить широкополосный сигнал цели. Помеховые сигналы детектируются и воздействуют на двоичный квантователь с определенным порогом. Происходит также стробирование по дальности через интервалы, равные длительности импульса, после чего три выхода объединяются в общий канал.
Квантованные сигналы (0 и 1) через логическое устройство управляют переключателем системы СДЦ. Если на выходах всех трех квантователей появляются нули, т. е. уровень помехи меньше уровня ограничения, соответствующего уменьшению коэффициента I тo в систему СДЦ подается сигнал u1 (минимальный динамический диапазон входных сигналов). Появление 1 в 3-м канале отключает последний каскад УПЧ1 и на систему СДЦ подается сигнал u2. При появлении единицы во 2-м и 3-м каналах действует u3, а при появлении трех единиц – u4.
Как и в фиксаторе помех, зона пространства в пределах действия системы СДЦ делится на ячейки. Селекция каждой ячейки обеспечивается счетчиком по времени счета импульса, соответствующего времени обзора этой ячейки. Значения динамических диапазонов входных сигналов для
Рис. 6.46. Адаптивный аттенюатор помехи
каждой ячейки хранятся в памяти, которая управляет в реальном времени динамическим диапазоном системы СДЦ.
До последнего времени для стабилизации уровня ложных тревог из-за отражений от местных предметов использовалась простая ВАРУ. Лучшие результаты дает адаптивная ВАРУ, которая вводится в действие на тех участках зоны обзора, где имеются помехи от местных предметов. Однако при этом помеховый сигнал все же ограничивается в УПЧ, что ухудшает коэффициент I. Наличие адаптивного аттенюатора помех позволяет сохранить ВАРУ лишь на малых дальностях (например, для снижения отражений от «ангелов»).