2.3. Особенности расчета радиолокационных приемников

Задания на проектирование радиолокационных приемников (таблицы 6-8) разработаны для одноканалыгых импульсных РЛС обнаружения различного назначения. Такие РЛС имеют широкое распространение и характеризуются относительной простотой технических решений.

При импульсном режиме работы облучение цели произво­дится не одним импульсом, а последовательностью из п импуль­сов (пачкой). Закон изменения начальной фазы сигнала от им­пульса к импульсу может быть как известным, так и неизвест­ным. В соответствии с этим пачки импульсов подразделяются на когерентные и некогерентные. Когерентные пачки могут прини­маться как когерентно, так и некогерентно. При выполнении, кур-сового проекта следует считать, что на вход приемника поступаег когерентная пачка.

Упрощенная структурная схема одноканального импульсно­го РИУ при некогерентной обработке сигналов изображена на рис.8 [3,51. Сигнал па вход РИУ поступает от антенного пере­ключателя АН, позволяющего использовать одну антенну для со­вместной работы передатчика и приемчика. На рис.8 представ­лена обычная последовательность операций обработки, которые имеют место в любом некогерепгном приемнике РЛС при всем разнообразии выходных сигнален, хотя реальные приемники не обязательно формируют все указанные выходные сигналы и мо­гут не содержать отдельных функциональных узлов. В качестве МШУ обычно используются транзисторные, параметрические усилители, а также усилители на ЛБВ и туннельных диодах. В

качестве преобразователей частоты широкое распространение получили балансные диодные ПЧ [3,5]. Автоматическая иод-стройка частоты (АПЧ) используется для поддержания постоян­ства промежуточной частоты. На рис.8 блок, обозначенный как

ВУ МШУ ФЗК ПЧ УПЧ АД ГФ

^			О	^ Яй	—*■ Sj/f-	ЛРУ	■+2?-+*
L	- АП t	1		,пч	G ы АПЧ		пу Ш элт- ¥*г* ЭВМ, 1 им
	РПдУ	—*'у					унч |Р>[->

Рис.8

АПЧ, содержит частотный детектор и ФНЧ. Из-за различных дальностей до целей РЛС обнаружения принимает отраженные сигналы столь различные по уровню, что применение АРУ в виде ВАРУ и БАРУ становится необходимым.

Значения фаз высокочастотных колебаний при некогерепт-ной обработке не учитываются, поэтому в приемнике произво­дится выделение огибающей импульсного сигнала с помощью АД и последетекторное накопление видеоимпульсов в гребенча­том фильтре ГФ. Результат этого накопления сравнивается с по­роговым напряжением в пороговом устройстве НУ.

Для того, чтобы получить па входе АД максимально дости­жимое отношение сигнал-шум, УПЧ должен быть согласован с импульсным сигналом, т.е. представлять собой согласованный фильтр (СФ). Тем не менее, для простых импульсных сш налов обычно используется не СФ, а квазиопгнмальный фильтр, в ка­честве которого выступает тракт УПЧ с полосой пропускания П=1/Г.

Повышение разрешающей способности и точности измере­ния РЛС становится возможным при переходе от простых им­пульсных к сложным сигналам, например, с внутриимпульспой

-28-

-29-

линейной частотной модуляцией. В этом случае тракт промежу­точной частоты РПУ должен содержать СФ, оптимальный для отдельного импульса пачки (использование квазиоптимального фильтра в этом случае неприемлемо). На выходе СФ импульсы сложной формы сжимаются в Кок раз (Ксж^Л/дев) » снимается

их внутриим-

п ульсная модуля­ция (рис.9). В об­щем случае СФ тем сложнее, чем больше база сиг­нала [4].

Рис.9

Когерентное накопление им­пульсов в пачке применяется в тех случаях, когда за­кон изменения фазы от импульса к импульсу известен. В этом случае ГФ включается непосредственно за СФ. Результат накоп­ления импульсов в ГФ при этом представляет собой некоторый процесс на промежуточной частоте. Этот процесс может быть продетсктировап в когерентном или некогерептпом детекторе.

В первом случае в качестве когерентного детектора обычно используется фазовый детектор ФД, причем для поддержания постоянного уровня вероятности ложной тревоги /V⁼consl перед ФД ставится ограничитель. Достоинством когерентною детекти­рования сигнала оказывается возможность селекции движущихся целей. Действительно, поскольку опорное колебание ФД коге­рентно с излучаемым сигналом, огибающая последовательности вплсоимпудьсов на выходе ФД от неподвижной цели будет по­стоянной, а от движущейся - изменяться с частотой Доплера.

Во втором случае - при пекогерентпом детектировании сиг­нала на выходе ГФ - в качестве детектора используется обычный АД (диодный, [рапзпеторпый и т.д.). Один из возможных вари­атор, построения подобного РПУ приведен на рис.10. Последо-

вательность операций обработки и назначение отдельных каска­дов когерентного и некогерентного приемников во многом по­вторяются.

ВУ

МШУ

ПЧ

\

/ПЧ

ГФ

АД

ПУ

УНЧ

/

АП

—►

О

-+

Ун

—►

О .к ЛРУ

—►

^

—►

ж

ж

1

"

г ПЧ

G

элт, ЭВМ им

РПдУ

-*■

f/j

АПЧ

. Рис.10

Расчет радиолокационных приемников имеет ряд особенно­стей. Ширина спектра сигнала определяется выражением

П(г=В/Т, (12)

где 6=1 для простых импульсных сигналов, а для сигналов с внутриимпульсной модуляцией В»\.

Отношение у _вх > входящее в выражение (2) для допусти­мого коэффициента шума Ш когерентного и некогерентного при­емников, рассчитывается с использованием формул

(13)

Гвх-к =Гвых-к'»В,

1 ^ I—

Хвх-ик =Увых-нк^/чп В. Отношения сигнал-шум 7вых-к ^и /вых пк ^ма выходе ли­нейного тракта РПУ, т.е. на входе детектора, могут быть получе­ны из характеристик обнаружения [4] (рис.11-12). На vmx i ра­фиках для некогерентного приема аргументом является величина

Гвых-нк ^,уГ"> ^{а для} когерентного - Гшхк-

Гвых-к = Щф'¹(Ро)+у/2Щ\/Ру]\ (14)

У

^[1 + ф-'(/>/>) ~Ф "'(Ml. (15)

вых-ик

где Ф"'() - функция, обращая ннтефалу вероятности.

-30-

-31-

8 S5 9

^DbtX-HK / V ^и

095 j

0.9 |

0.85 j

0.8 f

Л =10"'

lo-J/ ю;

i 0.75 \

0.7

0 65

26 28 30

06 0.55

0 5

16

10

Г,

18 20

ВЫХ-К

~U

Рис.11

Динамический диаиачом входных сигналов приемника равен

где Лтах ^и Rmm выбираются из условий

/?max = (0,3-0,4)c/F, (17)

/?min=c(r + r_B)/2. (18)

Здесь с-скорость света, Т и F - длительность и период по­вторения зондирующих импульсов, г_в = (1-3)мкс - время восстановления АП РЛС.

,, Динамический диапазон выходных сигналов Овых опреде­ляет режим работы выходных устройств и обычно составляет = £)_вых=10 дБ. Таким образом, диапазон регулировки усиления системой АРУ

£>ару = Овх-£>вых- С⁹)