3. Основні елементи

На рис. 1.1 приведена функціональна схема адаптивної антенної решітки і показані її основні елементи , що забезпечують поліпшення прийому корисного сигналу і придушення небажаних сигналів завад. Такими основними елементами є: антенна решітка, діаграмоутворююча схема і блок адаптивного управління діаграми спрямованості (або адаптивний процесор ), який здійснює настройку вагових коефіцієнтів у діаграмоутворюючий схемі. У блоці адаптивного управління діаграмою спрямованості для зручності аналізу можна виділити процесор сигналу і пристрій, реалізуючи алгоритм управління. Особливості виконання основних елементів системи пов'язані з реальними умовами її роботи і залежать від характеристик середовища поширення сигналів, що цікавить спектра частот і знання умов прийому сигналу. Антена виконана у вигляді решітки , що складається з N елементів, і призначена для прийому (і випромінювання) сигналу у відповідному середовищі розповсюдження. Елементи розміщені так, щоб забезпечилось формування необхідної діаграми спрямованості в заданій області простору. Характеристики елементів і їх фактичне розташування в решітці накладають основні обмеження на результатні властивості системи з адаптивною решіткою. Вихідні сигнали кожного елемента надходять в діаграмо утворюючу схему, де вони спочатку множаться на комплексні вагові коефіцієнти (з урахуванням амплітуди і фази), а потім сумуються і утворюють в результаті вихідний сигнал антенної решітки. Вагові коефіцієнти діаграмо утворюючої схеми також (поряд з характеристиками елементів і їх фактичним розташуванням) впливають на результуючу діаграму спрямованості, а це, в свою чергу, визначає і можливість забезпечення системою заданих вимог .

Рисунок 1.1 Структурна схема М-елементної адаптивної антенної решітки

Структура адаптивного процесора в дуже сильному ступені залежить від повноти апріорної інформації про умови прийому сигналу. У міру того, як кількість апріорної інформації про умови прийому сигналу (наприклад, про становище джерела корисного сигналу, про рівні потужності завад і т. д.) зменшується, все більшого значення набуває вибір алгоритму керування. У тому випадку, коли характер всіх прийнятих сигналів точно відомий і відомі направлення приходу цих сигналів, а також характеристики елементів антенної решітки, можна обійтися без адаптивного процесора і на основі простих розрахунків визначити значення вагових коефіцієнтів діаграмо утворюючої схеми, що забезпечують поліпшення прийому корисного сигналу або придушення завади. Оскільки такої детальної апріорної інформації на практиці немає, адаптивний процесор повинен мати здатність автоматичного підстроювання до будь-яким змінами (у широких межах) умов прийому сигналу. Якщо будь-які відомості про умови прийому сигналу виявляються відомими або можуть бути розумно сформульовані, то така інформація може стати корисною для визначення структури адаптивного процесора.

4. Алгоритми

Сучасні РЛС повинні вирішувати задані завдання в умовах маскуючих шумових завад (ШП), створюваних точковими по простору джерелами гаусовських незалежних безперервних шумових випромінювань (рис. 1.2). Вони маскують корисні сигнали (рис. 1.2) і ускладнюють тим самим отримування корисної інформації.

Рисунок 1.2 Джерела ШП

Будемо розглядати РЛС з плоскою фазованною антенною решіткою (ФАР), складається з NxM (N — М =100) випромінювачів, обєднаних в NкxML (NK =N/К, ML -MIL) модулів із KxL проміжних випромінювачів. При цьому будем думати, що в зоні РЛС знаходиться we 1, 5 джерел шумових завад (ДШЗ), котрі можуть прикривати "нешумовану" ціль (рис. 1.2)

Рисунок 1.3 К междуканальной корреляции ШП

Шумова завада, створювана точковим джерелом з фіксованого кутового напряму (рис. 1.3), корельована в різних випромінювачах ФАР. Така міждуканальна (просторова) кореляція є основою для просторової компенсації ШП. Внутрішні шуми NxM випромінювачів породжені незалежними джерелами і по-цьому взаємно не корельовані . Завдання розглядаються далі систем обробки сигналу на тлі адитивної суміші некорельованих внутрішніх шумів і просторово корельованих шумових завад, створюваних незалежними джерелами, полягає в максимізації відносини сигнал, ( завада + шум) ( ВСПШ ) на виході лінійної частини приймача. У типових для практики умовах гаусових завад і шумів ця задача еквівалентна задачі оптимізації статистичних характеристик виявлення (ймовірностей правильного виявлення і помилкової тривоги). Основоположним принципом захисту РЛС ( виділення корисного сигналу на тлі завад ) як від шумових , так і інших завад , є використання відмінностей параметрів завади і корисного сигналу. Воно полягає у формуванні мінімумів («провалів») в кутових, поляризаційних, швидкісних і т.д. характеристика приймача у відповідних "напрямках" на джерела завад і максимумів в "напрямку" на корисний сигнал.

Ефект такої обробки тим вище, чим сильніше відрізняються сигнал і завада по відповідному параметру (параметрами). Залежно від використовуваних відмінностей системи обробки називаються системами кутової, поляризаційної, швидкісної і т.д. селекції. Теоретично оптимально їх спільне використання, хоча їх внесок у підсумковий ефект може бути істотно нерівноцінним. Джерело ШП Рис 1.3 До міждуканальної кореляції ШП зокрема, просторові (кутові) відмінності між положеннями мети і зовнішніх джерел шумових випромінювань можуть породжувати відмінностями між корисним і не корисним сигналами :

■ амплітудні ;

■ частотні ;

■ поляризаційні ;

Тому для захисту від маскуючих шумових завад в РЛС можуть використовуватися такі методи:

 • просторова ( кутова ) селекція , що реалізує відмінності у спрямованості джерел завади і корисного сигналу;

• амплітудна селекція шляхом "силової" боротьби—підвищення енергетичного потенціалу РЛС і зниження за рахунок цього відносної інтенсивності шумових завад;

• частотна селекція—при концентрації частотного спектра корисного сигналу поза або в зонах мінімумів частотного спектра завади;

• поляризаційна селекція;

Перераховані методи можуть бути ефективними при виконанні, по меншій мірі, двох умов:

1 ) за наявності відповідних відмінностей параметрів сигналу і завади;

2 ) при відсутності перевантаження приймального тракту. У зв'язку з цим для захисту РЛС від шумових завад необхідно забезпечувати необхідний динамічний діапазону приймального тракту РЛС.

У цьому випадку корисними можуть виявитися всі перераховані вище методи. Конкретні способи їх реалізації випливають з рівняння противорадіолокаціі (1.1):

(1.1)

Де Е-енергія зондуючого сигналу РЛС;

G, А - коефіцієнт посилення і ефективна площа прийому антени РЛС;

ϭ - ефективна площа розсіювання цілі;

r_max – максимальна дальність діх РЛС;

V_Ʃ - коефіцієнт розрізнюваності, необхідний для забезпечення заданих показників якості виявлення;

N0 - спектральна щільність потужності внутрішнього шуму приймача; n - кількість джерел ШП;

P_i – потужність i -го передавача завади;

Δf₁. – ширина енергетичного спектра i- й завади;

G_i – коефіцієнт передавальної антени i- го ИШП;

F_i (β_li, Ɛ_li) - її діаграма спрямованості (ДН);

β_li, Ɛ_li – кути поворота цієї діаграми відносно подавляючого локатора; r_i – відстань до ло­катора;

μ_nf – коефіцієнт не співпадіння пояризації завади та антени локатора;

μ_ki – коефіцієнт погіршення якості завади при модуляції шумом (для розгаданої прямо шумової завади μ_k =1);

β_i, Ɛ_i – кути поворота нормованої ДН антени подавляючого локатора відносно i- го джерела ШП.