Головна

ПРОСТОРОВА СЕЛЕКЦІЯ

  1. I.4. Просторова інтерпретації-ція золотого напівеліпса в профі-ле двухпірамідной системи
  2. Б. Просторова структура стероїдів
  3. Увага як селекція перешкод. Моделі ранньої та пізньої селекції.
  4. Увага як селекція.
  5. Тимчасова і просторова періодичності
  6. ВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦІЯ
  7. Місто як об'єкт соціологічного дослідження. Типологія міст. Соціально-просторова характеристика міст. Взаємодія районів і зон міста.

Просторової селекцією називається поділ (дозвіл) корисного і що заважає сигналів по відмінності просторового положення їх джерел. Просторова селекція застосовується для боротьби з тактовими перешкодами, як помилкові ланцюга, двоточкові і багатоточкові некогерентні і когерентні перешкоди, відображення землі і гідрометеорів, пасивні перешкоди, перешкоди «антипод» та інші.

Для багатьох типів РЕЗ просторова селекція є радикальним засобом захисту від перешкод і дозволяє отримати необхідні характеристики завадостійкості. Просторова селекція належить універсальним методам захисту від перешкод, джерела яких не суміщені з джерелом корисного сигналу.

Реалізується просторова селекція двома основними методами: формуванням діаграми спрямованості заданої форми і орієнтації в просторі за вибору форми і розмірів антени; функціональної обмоткою сигналів, прийнятих декількома антенами.

Роздільна здатність по кутових координатах оцінюється мінімальним кутом між напрямком на джерела випромінювання, при якому ще можливо слушна вимір кутових координат джерел, дозволених по дальності і швидкості з необхідною дальністю.

Роздільна здатність визначається формою і шириною ДН і залежить від відношення потужності потужності  сигналу до потужності  перешкоди і методу пеленгації цілей. Зокрема, для РЛС, що працює в режимі огляду, вважають між роздільною здатністю, вираженої через ширину діаграми спрямованості по половинній потужності  і ставленням потужності сигналу до потужності ланцюга приймача для двох значень ймовірностей дозволу.

 приведена в табл. 4 (ДН РЛС аппросімірована виразом )

 0,9
 0,8

Форма і орієнтація ДН в просторі залежать від цільового призначення системи і визначаються для одиночної антени її формою, раз заходами, віднесеними до довжини хвилі, розподілом поля по розкриву антени. Найважливішою характеристикою антен з точки зору боротьби з перешкодами є рівень бічних пелюсток і їх розташування щодо головного. Бічні пелюстки ускладнюють виявлення цілей і визначення їх кутових координат при наявності перешкод, розширюють можливості придушення РЕЗ, погіршують автосупровід по куту при розподілених в просторі джерелах сигналів.

Рівень бокових пелюсток можна зменшити наступними методами: спеціальною конструкцією антен; використанням спеціального розподілу поля по розкриву антени; зменшенням впливу опромінювача, обтічника антени, крайових ефектів (нанесенням на кромки розкриття шару радиопоглощающую матеріалу) і місцевих предметів; тимчасової модуляцією положення фазового центру.

Селективні властивості антеною системи можна підвищити, використовуючи селекцію по параметру сигналу, величина якого залежить від напрямку приходу сигналу. Так, наприклад, використовуючи додаткову умову  в сигналі, прийнятому антеною висотоміра, можна штучно підвищити його роздільну здатність.

Отримання ДН складної форми за допомогою одиночної антени наштовхується на ряд принципових і технічних труднощів. Тому для формування необхідної ДН використовують кілька ДН, відповідним чином орієнтованих в просторі, і різні способи обробки прийнятих ними сигналів.

Можлива лінійна і нелінійна обробка сигналів, прийнятих окремими антенами, а саме - підсумовування та множення сигналів. Антени, що використовуються для прийому сигналів, що піддаються першого виду обробки, називають підсумовують, другого - перемножуючими. З порівняння цих двох способів обробки можна зробити наступні висновки [6,72]:

при однакових геометричних розмірах підсумкових і перемножуючих антен результуюча ДН останніх буде вже, ніж перше. Однак роздільна здатність такої системи гірше через додаткової складової перешкоди, обумовленої квадратичної характеристикою перемножителя;

застосування перемножуючих антен в РЛС доцільно при роботі з одиночної цілі або коли дозвіл забезпечується за іншими параметрами сигналу, при цьому може бути отримана більш висока точність вимірювання кутових координат;

при використанні перемножуючих антен можна придушити бічні пелюстки за рахунок зміни знака вихідного сигналу від різних пелюсток;

перемножуємо антени дозволяють виробляти електричне сканування променя.

Можлива і комбінована обробка сигналів, прийнятих окремими антенами.

Для поліпшення просторової селекції сигналу на тлі перешкод, що приходять з напрямків, які не збігаються з напрямом на джерело сигналу, застосовуються компенсаційні методи, принцип яких полягає в наступному [89].

Приймальна система включає основну  і дві додаткові компенсаційні антени и  (Рис. 6). У кожному з каналів можливе регулювання комплексних коефіцієнтів передачі  по амплітуді і фазі. коливання, які пройшли через відповідні канали, надходять на суматор. Сумарна комплексна характеристика спрямованості  в одній з площин виражається через відповідні характеристики  антен наступним чином:

Якщо кутові координати джерел перешкод и  , А цілі  , То можна домогтися освіти провалів в результуючої характеристиці в напрямку на джерела перешкод відповідним розташуванням ДН кожного каналу в просторі і підбором коефіцієнтів  при заданих  коефіцієнти повинні задовольняти наступній системі рівнянь:

Компенсаційний метод можна застосовувати при апріорно відомих и  , Що має місце при малих висотах польоту літального апарату, вирішенні завдання ЕМС і т.д.

Залежно від параметрів сигналів використовуються різні методи компенсації: амплітудного віднімання, високочастотний, поляризаційний, структурний, методи, засновані на специфічних особливостях конкретного типу РЕЗ.

Структурна схема, яка реалізує компенсаційний метод для боротьби з відбитками від землі при польоті на малих висотах, показана на рис. 7, а. Сигнали приймаються антенами и  . У кожному каналі вони посилюються відповідним приймачем зі змінним коефіцієнтом передачі  або  . ДН першого і другого каналів

рознесені в вертикальній площині на кут  , Але збігаються в горизонтальній площині. Підбором коефіцієнтів передачі досягається виконання рівності

що відповідає провалу в результуючої ДН (пунктир на рис. 7, б). Якщо мета, яка перебуває на одній відстані з перешкодою, розташована під іншим кутом  , то

При зміні  необхідно змінювати коефіцієнти посилення блоком програмного управління (БПУ).

Можливо і автоматичне формування провалу в результуючої ДН в напрямку на перешкоду. Структурна схема компенсатора з кореляційної зворотним зв'язком [89] показана на рис. 8. Сумарна напруга на виході схеми

 (2.1)

У колі зворотного зв'язку знаходяться пристрої для обчислення кореляційних моментів:

де  - Постійний коефіцієнт.

Підставляючи в останні вираз значення значення  з формули (2.1), отримуємо систему рівнянь:

де  - Ваговий коефіцієнт.

при ,  і повної кореляції напруг и  маємо  , Тобто в результуючої ДН автоматичних формується провал в напрямку приходу корельованих сигналів (перешкод). Оскільки розглянута схема компенсації формує провал ДН і по корисному сигналу, то прийом цього сигналу буде проводитися тільки в тому випадку, якщо його тривалість мала і система не встигає перебудуватися.

При компенсації бічних пелюсток потрібно сформувати нульову зону прийому не для одного напрямку, а для всієї області бічних пелюсток. Діаграми спрямованості при компенсаційному методі амплітудного вирахувань бічних пелюсток показані на рис. 9.

Для ідеальної компенсації необхідно, щоб нормована з урахуванням коефіцієнта передачі функція  , Що описує ДН антени компенсаційного каналу, дорівнювала 0 в області головної пелюстки ДН основної антени, а в області бічних пелюсток збігалася з  , Тобто

Так як забезпечення цих умов при переміщеннях ДН утруднено, то використовують або ненаправлення  , Або перекривають  компенсаційні антени.

Компенсаційні методи при скануючих в просторі ДН можна використовувати і для боротьби з модульованими перешкодами, джерела яких поєднані з метою. Один з можливих методів боротьби з перешкодою, прицільної по частоті сканування, полягає в наступному [16]. Відбитий від цілі сигнал, промодулірованний по амплітуді напругою з частотою сканування  за рахунок переміщення ДН в просторі,

і помеховий сигнал, промодулірованний в передавачі перешкод напругою з частотою ,

надходять на вхід антени зі скануючої ДН приймача і на вхід антени з нерухомою ДН компенсаційного приймача (рис. 10). На виході вузькосмугового підсилювача основного приймача маємо такий вираз при впливі на вхід корисного і помехового сигналів:

де  - Коефіцієнт посилення основного приймача. Напруга на виході вузькосмугового підсилювача компенсаційного приймача

Виконавши в компенсаційному пристрої віднімання сигналів и  , Можна виділити складову сигналу, що містить інформацію про становище мети (джерела перешкод) в просторі. при

Формування ДН різної форми і орієнтації, управління їх просторовим положенням і переміщенням можливо різними способами. Особливо широкий простір для вирішення цих завдань відкривається при використанні антен у вигляді фазованих решіток.

Фазовані антенні грати (ФАР) складається з окремих певним чином один щодо одного. Амплітуди і фази сигналів, що подаються (знімаються) на ці елементи, і їх зміни задаються таким чином, щоб отримати необхідну кількість променів відповідної форми з певним їх становищем і переміщенням в просторі.

Підвищити просторову селекцію з використанням ФАР можна наступним чином [47, 53, 85]: зміною як форми, так і просторового положення ДН зі стабілізацією променя в просторі або переміщенням його зі змінною швидкістю; розподілом поля по розкриву, зокрема, за допомогою тимчасової модуляції високочастотної енергії на елементах решітки, що дозволяє отримати низький рівень бічних пелюсток (близько - 35 дБ в ФАР в порівнянні з - 25 дБ в дзеркально-параболічної антени); забезпеченням мінімального прийому в напрямку на джерело перешкоди; компенсацією спотворень форми ДН.

Роздільна здатність по куту залежить від величини розкриття антени і зростає з його збільшенням (при постійній довжині хвилі). Діаграма спрямованості всієї антени  пов'язана з діаграмами окремих її елементів  (При відстані між елементами d) наступним чином (рис. 11). Сигнали, прийняті кожним елементом антени, подаються на суматор, напруга на виході якого .

Різниця фаз сигналів в суміжних елементах при вимірюванні в одній координатної площини

Полога, що щільність потоку потужності сигналу постійна в межах всієї поверхні ФАР, при амплітуді напруги на кожному елементі, що дорівнює одиниці, запишемо напругу на виході суматора для лінійної ФАР з N елементів

Отриманий вираз перетворимо до виду

Звідки нормована ДН

при и  ширина головного променя в градусах на рівні половинної потужності

Можливо і штучне збільшення розкриття антени, засноване на когерентном підсумовуванні відбитих сигналів. Цей метод використовується в РЛС бокового огляду. Імпульсна РЛС, встановлена ??на рухомому по прямолінійній траєкторії літаку, випромінює когерентні зондувальні сигнали і приймає відбиті, які запам'ятовуються, а потім когерентно складаються. Штучне збільшення розкриття антени виходить за рахунок використання ділянки траєкторії польоту літака. У зазначеній РЛС досягається висока роздільна здатність (порядку одиниць метрів) незалежно від дальності спостереження і довжини хвилі зондуючого сигналу.

Формування ДН з необхідною формою може бути досягнуто використанням просторового рознесення точок прийому.

Цей спосіб підвищення завадостійкості застосовується в просторово-рознесених системах з компенсаційними методами боротьби з перешкодою, джерело якої не суміщений з джерелом корисного сигналу, а також при рознесеному прийомі для боротьби з завмираннями.

Розглянемо компенсацію перешкод (збільшення відношення сигнал / перешкода) в просторово-рознесеною системі [82] (рис. 12). У точках А і В знаходяться приймачі, а в точках С і D - джерела перешкоди N і корисного сигналу S відповідно. Позначимо рівні сигналів і перешкод в точках А і В через  . Так як  , То і  , А значить, можна підібрати такі коефіцієнти посилення приймачів в точках А і В ( и  ), Що

 , а  (2.2)

На виході рознесеною приймальні системи забезпечується незалежність вихідного сигналу від перешкоди

Таким чином, необхідною і достатньою умовою поділу сигналу і завади є виконання умови (2.2). Аналогічно можна вчинити і в разі будь-якого кінцевого числа джерел перешкод з відомими координатами. В реальних умовах розташування джерел електромагнітних полів невідомо. У цьому випадку збільшення відносини сигнал / перешкода можна домогтися зміною коефіцієнтів посилення приймачів.

Рознесений прийом широко використовується для боротьби з завмираннями в діапазоні декаметрових (коротких) хвиль. Такий прийом має на меті забезпечити статистичну незалежність флуктуацій сигналів, а значить, і малу ймовірність одночасного завмирання некоррелірованних або слабокоррелірованних сигналів.

Сигнали, прийняті рознесеними, після посилення в відповідних приймальних каналах складаються. Відношення сигнал / перешкода на виході суматора

де и  - Амплітуди прийнятих сигналів; и  - Дисперсії перешкод; и  - Коефіцієнти підсилення приймальних каналів.

Значення коефіцієнтів посилення каналів, що забезпечують максимальне відношення сигнал / перешкода, виходять спільним рішенням системи рівнянь:

Якщо спектральна щільність перешкоди в точках прийому однакова (відсутність замираний помехових сигналів), а смуги пропускання приймачів рівні, то  . тоді .

Структурна схема пристрою, що реалізує розглянутий метод прийому, показана на рис. 13. Необхідні зміни ставлення коефіцієнтів посилення приймачів досягаються за допомогою перехресних АРУ.

В разі  схема працює за способом простого складання сигналів

При впливі на РЛС багатоточкових перешкод, при одночасному прийомі сигналів як відбитих від землі, і в інших випадках впливу розподілених в просторі перешкод антена РЛС відстежує координати деякої точки, яка не співпадає з координатами мети. Подібний ефект спостерігається і при польоті літаків групами в межах Не дозволяється РЛС обсягу. Такі польоти літаків можна розглядати як один з методів протидії системам управління зброєю. Роздільне вимірювання координат джерел перешкод і мети, не селектіруемих по дальності, швидкості, поляризаційним характеристиками і знаходяться в межах однієї ДН, можливо методами функціональної обробки [55, 68, 108]. Це - завдання поділу випромінювань, створюваних кількома джерелами (завдання поділу двох або більшого числа функцій).

Вказану задачу можна сформулювати наступним чином. При заданій сукупності функцій  , Що підлягають розподілу, потрібно визначити вид функціональної залежності між ними (систему операторів  ), Що допускає повне розділення цих функцій, заданих в деяких сумах, є їх незалежність. Умовою незалежності функцій в системі рівнянь

є нерівність нулю якобіана J цієї системи. Тому для шуканих функцій  необхідно вибрати такі оператори  , щоб

Стосовно до радіолокаційним вимірам  позначають сигнали на виході відповідних приймальних каналів;  - Функції, що визначаються координатами джерел випромінювання.

Незалежні рівняння, що забезпечують дозвіл кінцевого числа неселектіруемих джерел, формуються наступними методами: використанням комбінованої амплітудно-фазової системи; методом поділу хвиль; методом багатоканального прийому, що реалізується в просторово-багатоканальних, частотно-багатоканальних і змішаних системах.

Розглянемо рішення задачі для методу просторово-багатоканального прийому за таких умов: джерела випромінювання вважаємо точковими, сигнал являє собою одиночну посилку однієї поляризації.

Ставиться завдання визначити кутові координати и  (N = 1,2, ..., N) N джерел, випромінювання яких приймаються М приймальними антенами. При факторізуемих ДН, тобто при розкладанні функцій  , Яка описує нормовану ДН, на незалежні співмножники,

де ; и  - Коефіцієнти розкладання в ряд Тейлора множників ДН, що залежать від и  відповідно; m - номер променя; К - ступінь розкладу ряду Тейлора. В цьому випадку комплексне напруга на виході m-го каналу

Де N - число джерел випромінювання;  - Комплексна амплітуда сигналу від n-го джерела.

Оскільки останнє рівняння є комплексним, то при двох джерелах (N = 2), що містять вісім невідомих (для кожного джерела невідомі його кутові координати, амплітуда і фаза прийнятого сигналу), потрібно не менше чотирьох антен (M = 4).

якщо позначити  то при апроксимації ДН прийомних антен полиномами першого ступеня отримаємо наступну вихідну систему рівнянь для визначення координат джерел випромінювання:

де

зв'яжемо значення  з невідомими .

З перших двох рівнянь системи для  маємо:

З третього рівняння системи з урахуванням виразів для комплексних амплітуд , и  і після нескладних перетворень запишемо

Виділяючи дійсну і уявну частини останнього рівняння, маємо

;  , де , .

Взявши відношення правих і лівих частин рівнянь, запишемо

Рівняння для визначення  має вигляд, аналогічний рівнянню, отриманому для  . Таким чином, шукані значення и  знаходяться як корені рівняння

де .

Аналогічно можна отримати для  наступне рівняння:

.

Слід зазначити, що при вирішенні рівнянь для визначення и  з'являється неоднозначність відповідно коренів рівнянь, тобто невідомо, який із значень  відповідає  , а яке -  . Для вирішення цієї неоднозначності використовується рівняння  , Що дає така умова перевірки: при  , якщо  , то  [68].

Функціональна схема двоцільового пеленгатора при K = 1 показана на рис. 14. Сигнали -  з виходів антен, розташування ДН яких показана на рис. 15, підсумовуються відповідно до вагових коефіцієнтів  , Які є функціями коефіцієнтів розкладання  , І на виході суматора утворюють значення  , Що містять шукані невідомі  . Виробляючи в блоці формування операції, зазначені на рис. 14, отримуємо значення  , Що є коефіцієнтами рівнянь при невідомих и  . У наступних блоках виробляється рішення рівнянь і дозвіл неоднозначності відповідно до умов перевірки.

Хоча прийом і обробка сигналів в двухцелевой пеленгаторі досить складні, застосування методу багатоканального прийому для боротьби з перешкодами доцільно. Цей метод має більш високу роздільну здатність, ніж компенсаційні методи. збільшення

роздільної здатності в разі застосування методу багатоканального прийому пояснюється використанням просторово-часових характеристик сигналів, що.

Отже, вимір координат кінцевого числа точкових джерел корисних сигналів і перешкод зводиться до відшукання методів повного поділу випромінювань, створюваних цими джерелами. Виконання цієї умови, як було відзначено, математично забезпечується нерівністю нулю якобіана перетворення системи рівнянь, що зв'язує за допомогою певних операторів значення сигналів на виході відповідних приймальних каналів з шуканими функціями координат джерел сигналів.

Спосіб формування системи рівнянь (що, з точки зору перетворення інформації, відповідає перетворенню простору цілей в простір сигналів) визначає спосіб прийому, а метод рішення системи рівнянь (перетворення простору сигналів в простір результатів вимірювань) - спосіб обробки.

Якщо при дії конкретного виду перешкод на багатоканальний вимірник (пеленгатор) не порушується нерівність нулю якобіана перетворення, то використовуваний в даному вимірнику багатоканальний спосіб прийому помехоустойчів щодо розглянутого виду перешкод. Аналогічно можна стверджувати і зворотне: якщо вплив перешкод призводить до того, що якобіан перетворення стає рівним нулю, то захист від таких перешкод в аналізованої системі неможлива. Можна показати, що вплив суміщеної з метою перешкоди на пеленгатор з миттєвою равносигнальной зоною не приводить до нуля якобіан перетворення. Це пояснюється тим, що при одночасному прийомі сигналів двома каналами і витяганні інформації про кутових координатах у вигляді відношення прийнятих сигналів вимірювання кута не залежить від типу модуляції відбитого (излученного) сигналу, а значить, не залежить від дії суміщеної з метою перешкоди.

Підвищення потенційних можливостей методів створення перешкод вимагає збільшення числа рознесених в просторі джерел помехових сигналів, а підвищення потенційних можливостей методів визначення координат в цьому випадку вимагає збільшення числа незалежних каналів прийому.

Практична реалізація потенційних можливостей багатоканальних вимірювачів наштовхується на ряд технічних труднощів (складність, жорсткі вимоги до ідентичності каналів і т. Д.). У ряді випадків можливе забезпечити вимір координат джерел і при недовизначеною системі рівнянь за рахунок урахування специфіки створення перешкод, їх впливу на систему і т. П. Якщо ж спосіб обробки сигналів в РЛС помехоустойчів, а активні перешкоди впливають на РЛС лише за рахунок недосконалості окремих елементів апаратури (обмеження динамічного діапазону приймального тракту, наявність нелінійних елементів, недосконалість роботи схеми АРУ, перемикання каналів і т. п.), то підвищити стійкість можна, лише усунувши вищевказані недоліки.

Загальні відомості про СЕЛЕКЦИИ | ЧАСТОТНА СЕЛЕКЦІЯ


ВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦІЯ | ЕНЕРГЕТИЧНА СЕЛЕКЦІЯ | поляризаційні СЕЛЕКЦІЯ | СЕЛЕКЦІЯ рухомих цілей (СДЦ) | ЯК СЕЛЕКЦІЙНИХ ОЗНАК | кодів СЕЛЕКЦІЯ |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати