СПОСОБ ЗАЩИТЫ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ОТ ДИПОЛЬНЫХ ПОМЕХ И ПОМЕХ ОТ МЕСТНЫХ ПРЕДМЕТОВ Советский патент 2007 года по МПК G01S7/36 

Предлагаемое устройство относится к области радиолокации. Известно устройство одновременной компенсации перекрывающихся по дальности эхо-сигналов местных предметов и дипольных помех на линиях задержки.

При выполнении аналогичного устройства на потенциалоскопах возникают трудности, связанные с тем, что потенциалоскопы обычно работают по видеочастоте, а компенсация движения пассивных помех может быть осуществлена в тракте промежуточной частоты. По той же причине при сочетании схем череспериодного вычитания (ЧПВ) на потенциалоскопах с техникой оптимальной обработки сигналов согласованный фильтр, представляющий устройство, работающее на промежуточной частоте, устанавливается обычно перед потенциалоскопическим вычитающим устройством. В то же время постановка согласованного фильтра потенциалоскопического ЧПВ позволяет получить ряд преимуществ, которые указываются ниже.

Поэтому желательно такое построение схемы, при котором на выходе ЧПВ образуются сигналы промежуточной частоты. Известна схема одновременной компенсации дипольных помех и местных предметов, выполненная на потенциалоскопах с восстановлением промежуточной частоты после первой степени вычитания с помощью двух квадратурных каналов и балансных модуляторов [1].

Недостатком этой схемы является сложность, выражающаяся в наличии двух каналов, а также принципиальная неидентичность квадратурных каналов, связанная со случайной модуляцией выходных сигналов потенциалоскопов (шединг) и приводящая к неполной компенсации помех, к пульсациям полезных сигналов и к модуляции выходных шумов ЧПВ, вызывающих непостоянство ложных тревог по дальности, выражающихся в наличии шумовых колец на ИКО, затрудняющих наблюдение.

Указанные недостатки устранены в предлагаемой схеме, изображенной на фиг.1. Схема работает следующим образом. Сигналы с выхода УПЧ приемника поступают на фазовый детектор 1, опорным напряжением которого является напряжение когерентного гетеродина 2, частота которого расстроена относительно промежуточной частоты приемника. Величина расстройки выбирается несколько большей ширины спектра эхо-сигнала. На выходе фазового детектора поэтому возникают не видеоимпульсы, а широкополосные радиоимпульсы с отношением ширины спектра к их средней частоте, равной примерно двум (средняя частота сигналов равна расстройке когерентного гетеродина относительно промежуточной частоты РЛС).

Эти сигналы поступают на первое вычитающее устройство ЧПВ-1 3, в котором происходит компенсация местных предметов. Потенциалоскопы в предлагаемой схеме работают в режиме съема сигнала с сигнальной пластины при модуляции тока луча напряжением когерентного гетеродина. При этом на выходе первого вычитающего устройства остаются нескомпенсированные эхо-сигналы дипольных помех и целей, спектр которых состоит из двух боковых полос, центры которых разнесены на величину удвоенной расстройки когерентного гетеродина (см. фиг.2). Полосовой фильтр 4 выделяет одну боковую полосу спектра сигналов. Величина расстройки когерентного гетеродина выбирается из условия достаточного подавления второй боковой полосы и зависит поэтому от меры прямоугольности амплитудно-частотной характеристики фильтра и спектра эхо-сигналов. В частности, наименьшей расстройки требуют линейно-частотно-модулированные сигналы с большим произведением ΔFT≫1, обладающие спектром, близким к прямоугольному.

Далее сигналы поступают на второй фазовый детектор 5, опорным напряжением которого служит также напряжение когерентного гетеродина 2, прошедшие схему компенсации ветра 6. На выходе второго фазового детектора 5, как и на выходе первого фазового детектора 1, сигналы пассивных помех и целей представляют собой широкополосные радиоимпульсы, однако допплеровская частота помехи оказывается скомпенсированной.

Второе компенсационное устройство ЧПВ-2, построенное аналогично первому ЧПВ-1, осуществляет компенсацию пассивной помехи. Полосовой фильтр 8 выделяет одну боковую полосу сигналов целей, оставшихся после компенсации помех. Центральная частота сигналов на выходе полосового фильтра 8 совпадает с выходной промежуточной частотой f₀. Амплитуда сигналов и шумы приемника, прошедшие через потенциалоскопы, оказываются случайно промодулированными шедингом потенциалоскопов. Эта паразитная амплитудная модуляция устраняется с помощью амплитудного ограничителя 9. Ограниченные по амплитуде сигналы поступают на согласованный фильтр 10, в котором происходит максимизация отношения сигнал/шум.

Существенная новизна предлагаемого устройства заключается в следующих особенностях:

1. Частота когерентного гетеродина, обычно совпадающая с промежуточной частотой сигналов, в предлагаемом устройстве существенно расстроена, благодаря чему на фазовых детекторах 1 и 5 сигналы помех и целей представляют собой когерентные радиоимпульсы.

2. Вычитающие потенциалоскопы, которые обычно используются для вычитания видеосигналов, здесь осуществляют компенсацию радиосигналов благодаря чему исключается необходимость в наличии двух квадратурных каналов и балансных модуляторов, необходимых для восстановления промежуточной частоты сигналов, как это предлагалось в [2].

3. Ток луча потенциалоскопов модулируется напряжением когерентного гетеродина, что позволяет сохранить когерентность сигналов промежуточной частоты на выходах потенциалоскопов.

В известных схемах для модуляции тока луча используется некогерентное напряжение, и для восстановления когерентности сигналов требуется дополнительное преобразование сигналов.

4. В предлагаемом устройстве устраняется паразитная модуляция выходных сигналов и шумов шедингом потенциалоскопов за счет глубокого ограничения выходных сигналов ЧПВ, которое стало возможным благодаря работе потенциалоскопического ЧПВ на радиочастоте (равной расстройке когерентного гетеродина) и установке согласованного фильтра после вычитающих устройств.

Предлагаемое устройство компенсации может использоваться как в РЛС с простыми зондирующими сигналами (для которых произведение ширины спектра на длительность ΔFT≈1), так и в РЛС со сложными сигналами (ΔFT≫1). При простых зондирующих сигналах ширина полосы пропускания тракта до оптимального фильтра должна выбираться в несколько раз больше, чем ширина спектра сигнала, - для получения необходимого динамического диапазона сигналов на выходе согласованного фильтра, которое, как известно, пропорционально отношению полосы пропускания тракта до ограничения к полосе пропускания согласованного фильтра.

При этом схема оказывается построенной по принципу ШОУ, благодаря чему вместе с отмеченными выше достоинствами схемы достигается также защита когерентного канала РЛС от импульсных помех.

При широкополосном зондирующем сигнале (ΔFT≫1) полосы пропускания до и после ограничения могут быть сделаны равными. В этом случае когерентный канал также будет защищен от импульсных помех.

Следует дополнительно заметить, что предлагаемая схема на потенциалоскопах при более простом одноканальном построении полностью сохраняет частотно-фазовую информацию эхо-сигналов на выходе, это, кроме указанных выше операций компенсации ветра и согласованной фильтрации, позволяет произвести любую последующую обработку и измерения параметров сигналов, "очищенных" от помех.

В частности, укажем на возможность использования подобных схем в РЛС с частотным качанием луча, где угол места цели измеряется по изменению частоты отраженного сигнала. Кроме того, предлагаемая схема удобно сочетается с корреляционными автокомпенсаторами, работающими на промежуточной частоте, находящими сейчас широкое применение.

Предлагаемое устройство разработано и опробовано в образце радиолокационной станции "Лена-М" с частотно-модулированными сигналами и получило положительную оценку заводской комиссии.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1840386, 2006.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в устранении влияния неравномерности мишени потенциалоскопа на выходные сигналы. Для этого в способе сначала ток луча потенциалоскопа модулируют напряжением когерентного гетеродина, затем производят череспериодное вычитание широкополосных радиоимпульсов, ограничивают амплитуды сигналов ниже минимального уровня шума и фильтруют одну боковую полосу. 2 ил.

Способ защиты радиолокационной станции от дипольных помех и помех от местных предметов, использующий череспериодное вычитание сигналов на потенциалоскопах, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния неравномерности мишени потенциалоскопа на выходные сигналы, сначала ток луча потенциалоскопа модулируют напряжением когерентного гетеродина, затем производят череспериодное вычитание широкополосных радиоимпульсов, ограничивают амплитуды сигналов ниже минимального уровня шума и фильтруют одну боковую полосу.