Название: Вестник Ульяновского государственного технического университета (В.В. Ефимов)

Жанр: Гуманитарный

Просмотров: 1138


Управление частотой повторения зондирующих импульсов в системах сопровождения движущихся целей.

 

Проведен анализ систем СДЦ, предложен метод управления частотой повторения зондирующих импульсов для оптимизации системы СДЦ и его применение при узкопо- лосной фильтрации сигнала.

 

В современных РЛС обнаружения и сопровождения воздушных целей применяются специальные методы для отделения движущихся целей от неподвижных. Сигналы от неподвижных или малоподвижных целей явля- ются пассивными помехами, возникающими из-за отражения зондирую- щих сигналов РЛС от местных предметов, гидрометеоров или от облака дипольных отражателей при постановке организованных пассивных по- мех, и затрудняют работу оператора.

Известны и широко применяются два метода селекции движущихся целей: компенсационный и фильтровой.

В настоящее время для селекции движущихся целей наибольшее при- менение находит фильтровая система СДЦ. При использовании фильтро- вой системы СДЦ отраженный сигнал на промежуточной частоте подается

на фазовый детектор с последующим выделением частоты огибающей де- тектором и фильтрацией сигнала через фильтр Допплера. Недостатки тако- го построения системы СДЦ общеизвестны: это наличие слепых скоростей на частотах Допплера, кратных частоте повторения зондирующих импуль- сов, и наличие полуслепых скоростей в канале угловой автоматики при частотах Допплера, равных Fповт/2+Fск и Fповт/2-Fск (при использовании

метода конического сканирования для определения угловых координат воздушной цели), где Fск – частота сканирования диаграммы направлен- ности. Для предотвращения эффекта слепых и полуслепых скоростей в со- временных  радиолокационных  станциях  используется  режим  вобуляции

частоты повторения зондирующих импульсов. Это, однако, не избавляет системы СДЦ от данных эффектов полностью.

Настоящим предлагается алгоритм управления частотой повторения по целеуказанию по скорости. Для каждой скорости воздушной цели  рассчи-

тывается оптимальная частота повторения, при которой видеоимпульсы на выходе фазового детектора будут иметь наибольшую амплитуду:

 

Fповт.опт 

2 Vpад

( (n  k )) ,

 

где

Fповт.опт - оптимальная частота повторения; Vр - радиальная

скорость цели;  - рабочая длина волны РЛС; n - номер скоростной зоны;

k - коэффициент рабочей зоны.

Коэффициент рабочей зоны принят за критерий оптимальности. Для моноимпульсных систем сопровождения по угловым координатам, где нет опасности попадания полученной частоты огибающей на выходе детектора огибающей на полуслепую скорость, k =0,5. При определении угловых ко- ординат методом конического сканирования или комбинированным (ква- зимоноимпульсным) методом, критерий оптимальности может быть изме- нен, k =0,4 или k =0,6.

Данный алгоритм управления частотой повторения зондирующих им- пульсов может быть осуществлен или по жесткой программе, например использовании ПЗУ, или может рассчитываться непосредственно в про- цессе сопровождения бортовым процессором.

В результате реализации данного алгоритма имеется выигрыш средне-

го отношения сигнал/шум за счет полного избавления от эффекта слепых скоростей.

Схема управления частотой повторения имеет еще одно преимущество

перед классической СДЦ. При целеуказании по скорости и основываю- щейся на этом расчете оптимальной частоты повторения появляется воз- можность предсказания частоты огибающей видеоимпульсов на выходе детектора огибающей. Используя  информацию о частоте огибающей, воз- можна реализация узкополосной фильтрации сигнала системой узкополос-

ных управляемых фильтров. Это позволяет получить значительный выиг-

рыш отношения сигнал/шум по сравнению с обычной СДЦ.

Целеуказание по скорости может быть получено либо от внешней РЛС (на этапе захвата воздушной цели на сопровождение), либо непосредст- венно в процессе сопровождения цели путем дифференцирования измене- ния дальности.

Теоретическая проверка подобной схемы управления частотой повто- рения была проведена при оценке потенциала существующей РЛС сопро- вождения 1РЛ144М1.

Выигрыш, получаемый за счет увеличения средней амплитуды видео-

импульсов, составляет 6 дБ (по мощности) по сравнению с обычной систе-

мой СДЦ и 3,4 дБ (по мощности) по сравнению с квадратурной системой

СДЦ.

Широкополосный фильтр существующей системы СДЦ был заменен на три узкополосных фильтра с соответствующей схемой управления.

Выигрыш, получаемый за счет применения узкополосной фильтрации,

зависит от радиальной скорости цели и составляет от 3,9 дБ до 5,9 дБ.

 

100      200      300      400      500

Радиальная скорость  цели, м/с

 

Рис. 1. Зависимость частоты огибающей от радиальной скорости воздушной цели

 

100      200      300      400      500

 

Радиальная скорость  цели, м/с

 

Рис. 2.  Скоростная характеристика оптимизированной системы СДЦ

 

Таким образом, предлагаемый алгоритм управления частотой повто- рения зондирующих импульсов по данным целеуказания по скорости пол- ностью избавляет фильтровую систему СДЦ от эффектов слепых и полу- слепых скоростей (зависимость полученной частоты огибающей на выходе фазового детектора и детектора огибающей от радиальной скорости цели представлена на рис. 1), и в сочетании с узкополосной управляемой фильт- рацией   позволяет   получить   значительный   выигрыш   отношения   сиг-

нал/шум и, следовательно, большую рабочую дальность обнаружения и сопровождения воздушных целей. Полученная скоростная характеристика оптимизированной системы СДЦ радиолокационной станции 1РЛ144М1 представлена на рис. 2.