Вывод по 1-му вопросу:

Приемное устройство РЛС предназначено для усиления принятых, отраженных от целей сигналов, преобразования их в видеоимпульсы, с последующей подачей их в оконечное устройство.

К РПУ РЛС предъявляются требования:

• чувствительность (повышение);

• коэффициент шума (понижение);

• избирательность (повышение);

• полоса пропускания (оптимизация).

Вопрос 2. Обобщенная структурная схема рпу. Понятие об оптимальном рпу.

Рассмотрим структурную схему импульсного радиолокационного приемника (рис. 2).

Рис. 2 Обобщенная структурная схема импульсного радиолокационного приемника.

1. Входная цепь. Служит для согласования волнового сопротивления антенного фидера с входным сопротивлением приемника. Чаще всего она представляет собой одиночный колебательный контур, настроенный на частоту полезного сигнала.

2. УВЧ служит для усиления полезного сигнала и дальнейшего ослабления помехи, после чего полезный сигнал подается на вход преобразователя частоты. Использование УВЧ позволяет повысить отношение сигнал – шум на выходе приемника, то есть повысить его чувствительность. Лампы, применяемые в УВЧ, должны иметь малый уровень шумов.

3. Преобразователь частоты осуществляет преобразование радиоимпульсов высокой частоты в радиоимпульсы промежуточной частоты. Он состоит из смесителя и гетеродина. Частота колебаний гетеродина отличается от несущей частоты сигнала f_с на величину промежуточной частоты f_пр, то есть f_пр = f_г – f_с или f_пр = f_с - f_г. В приемнике при настройке на другую частоту одновременно изменяется настройка входного контура, УВЧ и гетеродина так, что промежуточная частота остается неизменной. Это позволяет иметь в приемнике многокаскадный усилитель промежуточной частоты (УПЧ) с постоянной настройкой.

4. УПЧ усиливает радиоимпульсы промежуточной частоты до величины, необходимой для нормальной работы детектора. УПЧ обеспечивает основное усиление сигнала и избирательность принимаемого сигнала и определяет полосу пропускания приемника. Применение постоянной промежуточной частоты, которая значительно ниже частоты принимаемого сигнала, позволяет получать большое неискажающее усиление колебаний необходимой полосы частот при устойчивой работе усилителя.

5. Детектор преобразует модулированное высокочастотное колебание в напряжение, соответствующее модулирующему сигналу передающего устройства. Например, при воздействии на его вход радиоимпульса на выходе детектора формируется видеоимпульс.

6. Видеоусилитель служит для увеличения амплитуды видеоимпульсов, полученных на нагрузке детектора, до величины, обеспечивающей нормальную работу индикатора. В оконечном каскаде видеоусилителя обычно происходит согласование выходного сопротивления видеоусилителя с входным сопротивлением фидера, при помощи которого приемник соединяется с индикатором.

На практике прием полезных сигналов осуществляется при наличии внутренних и внешних помех (шумов). Приемник, который обеспечивает наилучший по тому или иному критерию оптимальности прием сигналов при наличии шумов, принято называть оптимальным приемником.

Прием сигнала при наличии шума сводится к решению одной из следующих двух задач:

1. Обнаружение сигнала, то есть установление факта наличия или отсутствия сигнала.

2. Выделение сигнала, то есть нахождение формы колебаний сигнала или одного из параметров этого колебания (амплитуды, времени прихода и так далее).

Критерии оптимальности приемника.

В процессе обнаружения сигнала возможны ошибки двух видов:

• решение о наличии сигнала, когда на самом деле есть только шум (ложная тревога);

• решение об отсутствии сигнала, когда сигнал в действительности имеется (пропускание сигнала).

В зависимости от вероятности ошибок введены критерии.

По критерию идеального наблюдателя приемник считается оптимальным, если он обеспечивает минимальную вероятность ошибки любого вида.

По критерию Неймана – Пирсона приемник считается оптимальным, если он обеспечивает максимальную вероятность правильного обнаружения, минимальную вероятность пропуска сигнала при заданной вероятности ложной тревоги.

При решении задачи обнаружения сигнала возможны два вида оптимального приемника – приемник с оптимальным фильтром и корреляционный приемник.

Для приемника РЛС обнаружения главной является задача обнаружения сигнала, поэтому оптимальный приемник сводится к линейному фильтру и последующему детектору (рис. 3).

Рис. 3. Блок – схема оптимального приемника с фильтром.

При этом оптимальным будет такой линейный фильтр, который обеспечивает на выходе детектора максимальное отношение сигнал \ шум.

Оптимальный фильтр состоит из двух блоков и имеет гребенчатую частотную характеристику (рис. 4).

Рис. 4. Частотные характеристики оптимального фильтра.

Корреляционный приемник позволяет осуществлять оптимальное обнаружение сигналов с полностью известными параметрами.

Блок – схема простейшего корреляционного приемника представлена на рис. 5.

ω2

ω2

Рис. 5. Блок – схема корреляционного приемника.

y (t) – принимаемое колебание

x (t) – опорное колебание, связанное определенным образом с сигналом. Например x (t) – задержанный на время t_зад полезный сигнал.