Вопрос № 2. Структурная схема РЛС с истинной внутренней когерентностью

Как было отмечено, когерентные РЛС с СДЦ в зависимости от частоты повторения зондирующих импульсов относят к РЛС с низкой частотой повторения FП < 5 кГц в РЛС с высокой частотой повторения FП > 50 кГц. Последние называются также импульсно—доплеровскими или квазинепрерывными. Существует также РЛС со средней частотой повторения 5 кГц< FП < 50 кГц. РЛС с низкой частотой повторения импульсов (большой скважностью) обладают большим интервалом однозначного измерения дальности и малым интервалом однозначного измерения скорости. Импульсно -доплеровские РЛС, напротив, позволяют измерять скорость в большом диапазоне, но интервал однозначного измерения дальности у них мал, следовательно, и число каналов дальности невелико (5 - 10). РЛС со средней частотой повторения импульсов не обеспечивают ни однозначного намерения скорости, ни однозначного измерения дальности в требуемых диапазонах, однако совместное использование нескольких близких средних частот повторения позволяет расширить эти диапазоны.

Необходимо отметить, что современные РЛС с СДЦ могут работать поочередно с различными частотами повторения импульса, поэтому целесообразно говорить о режимах работы РЛС высокой, низкой и средней частотой повторения зондирующих импульсов.

По способу обеспечения когерентности РЛС с СДЦ делятся на РЛС с внешней и внутренней когерентностью. В РЛС первого типа когерентность обработки пачки импульсов достигается благодаря совместному поступлению на вход радиолокационного приемника сигналов движущейся цели и отражений от неподвижного фона, в результате на нелинейном элементе - детекторе выделяется разностная частота Доплера в виде огибающей импульсов, отраженных движущейся целью. При временных пропаданиях отражений от фона пропадает и разностная частота, что требует запоминания фазы пассивной помехи. Недостатком РЛС с внешней когерентностью является расширение спектра пассивных помех на нелинейном элементе, что ухудшает их последующее подавление.

РЛС с внутренней когерентностью делятся на истинно - когерентные и псевдокогерентные (с эквивалентной внутренней когерентностью). Истинно-когерентные РЛС излучают в пространство когерентную последовательность радиоимпульсов, заполнение которых представляет собой отрезки одного и того же высокочастотного сигнала, поэтому начальные фазы всех импульсов одинакова. Структурная схема истинно-когерентной РЛС с низкой частотой повторения импульсов представлена на рис. 1.

Рис. 1

Когерентность зондирующих сигналов определяется стабильностью генератора промежуточной частоты ГПЧ. Его частота умножается умножителем УмнЧ в m раз и используется в качестве несущей.

Рис.2

Усилитель мощности УМ усиливает несущее колебание и с помощью сигналов модулятора формирует из него импульсную последовательность. Частота повторения импульсов задается делителем частоты ДЧ, связанного с ГПЧ. Принятая аддитивная смесь «сигнал+помеха» (рис. 2) через переключатель ППП поступает на смеситель, на второй вход которого подается с умножителя частота.

Выделенная УПЧ аддитивная смесь «сигнал+помеха» промежуточной частоты переводится на видеочастоту фазовым детектором ФД. Спектр сигнала на выходе ФД приведен на рис. 3, а. Заштрихованные пики принадлежат сигналу движущейся цели.

Оптимальный фильтр системы СДЦ (рис. 4) при неизвестной доплеровской частоте становится многоканальным по этой частоте, однако ценой некоторых потерь в накопленном отношении сигнал-помеха можно отказаться от многоканальности и перейти к некогерентному накоплению сигнала.

Рис. 3

Рис. 4

При этом сигнал после РФ амплитудно детектируется в АД и все остатки режекции некогерентно (по мощности) накапливаются на интеграторе либо на экране индикатора кругового обзора ИКО. Остатки режекции пассивной помехи будут влиять в данном случае на обнаружение сигнала цели, не совпадающего изначально с ним по частоте. Уменьшить это влияние можно, если пожертвовать возможностью обнаружения целей доплеровскими частотами, близкими к Поскольку в области главных пиков спектральной плотности помехи мощность сигнала цели существенно меньше мощности помехи, при ограниченном объеме пачки выделить сигнал в этой области не представляется возможным. Тогда наилучшим РФ следует считать фильтр, полностью вырезающий главные пики спектральной плотности помехи и тем самым уменьшающий мощность остатков режекции на выходе фильтра. АЧХ такого РФ показана на рис. 3, б. В полосе пропускания АЧХ фильтра равномерна, т.к. все доплеровские частоты равновероятны.

Рис. 5

Структурная схема импульсно-доплеровской истинно-когерентной РЛС приведена на рис.5. Ее высокочастотная часть выполнена как аналогичная часть истинно-когерентной РЛС с низкой частотой повторения импульсов (рис. 1). После фильтрации всего спектра в УПЧ происходит разделение принятого сигнала на два квадратурных канала, аналого-цифровое преобразование (в АЦП) и разделение каналов дальности (в РКД). В первых РЛС данного типа обработка сигналов осуществлялась аналоговыми средствами. Сейчас же явно преобладают цифровые методы. В каждом из каналов дальности (а их число невелико) выполняется предварительная режекция пассивной помехи цифровым режекторным фильтром (ЦРФ), значительно уменьшающая динамический диапазон сигналов при последующей доплеровской фильтрации. В Бортовых РЛС ЦРФ подавляет весь спектр отражений от Земли, принимаемых по главному и боковым лепесткам (рис. 6, б).

Рис. 6

Устройство весовой обработки УВО осуществляет взвешивание импульсов пачки спадающей к краям функцией, что уменьшает уровень боковых лепестков узкополосных доплеровских фильтров. Многоканальная доплеровская фильтрация выполняется устройством, реализующим быстрое преобразование Фурье, перекрывающим весь диапазон скоростей целей, свободный от пассивных помех. Выход каждого доплеровского канала связан с блоком адаптивных порогов, где выполняется сравнение амплитуд всех спектральных составляющих с порогами, величина которых определяется средним уровнем шумов и помех в соответствующем канале. При превышении порога в каком-либо канале цель считается обнаруженной, а ее скорость определяется номером этого канала.

При необходимости визуального отображения результатов обнаружения выходы адаптивных пороговых устройств с одним и тем же номером всех каналов дальности объединяются по " ИЛИ" в блоке объединения каналов дальности (ОКД) и подается на индикатор (И) визуального отображения целей.