Радиолокаторы с внешней когерентностью

Применение СДЦ с внутренней когерентностью затрудняется по мере расширения спектра допплеровских частот пассивных помех. Такое расширение вызывается двумя обстоятельствами: увеличением верхней границы зоны обнаружения РЛС и укорочением длины волны. В сантиметровом диапазоне волн спектр допплеровских частот может достигать такой величины, что в СДЦ с внутренней когерентностью подавить пассивную помеху весьма трудно. В этом случае используют системы СДЦ с внешней когерентностью.

Принцип работы систем с внешней когерентностью аналогичен системам с внутренней когерентностью. Отличие состоит в том, что когерентный гетеродин фазируется не зондирующим сигналом, а сигналом пассивной помехи, или же сама пассивная помеха используется в качестве источника опорного напряжения. Известно несколько разновидностей метода внешней когерентности.

На рис.4.79 изображена схема и эпюры, поясняющие возможность некогерентной компенсации пассивных помех.

Принцип работы заключается в следующем. Сигналы от усилителя промежуточной частоты (УПЧ) с большим динамическим диапазоном (например, логарифмического) поступают на обычный детектор (Д), за которым следует схема череспериодного вычитания (ЧПВ). На индикатор с амплитудной отметкой (АИ) подаются сигналы до схемы ЧПВ или после нее. Соответствующие осциллограммы изображены на рис.4.79, б.

До схемы ЧВП наблюдается продетектированная пассивная помеха, сравнительно медленно флюктуирующая вследствие взаимного перемещения отражателей в каждом разрешаемом объеме. Если внутри некоторых разрешаемых объемов имеются быстро перемещающиеся объекты, то имеют место значительно более быстрые флюктуации. После череспериодного вычитания можно обнаружить пульсации цели на фоне остатков помех. Таким образом, с одновременным приходом отраженных сигналов от пассивных помех и целей обыкновенный амплитудный детектор приобретает свойства фазочувствительного детектора. Опорным напряжением оказывается напряжение пассивной помехи. Фаза этого напряжения и фаза отраженного сигнала одинаково зависят от начальной фазы зондирующего импульса, вследствие чего последняя не влияет на разность фаз сигнала и опорного напряжения. Она зависит лишь от радиальной скорости перемещения объекта относительно пассивной помехи и определяется по формуле:

. (4.46)

Схема некогерентной компенсации обладает существенным недостатком. Для разрешаемых объемов, в которых отсутствует помеха, имеет место обычное детектирование и при отсутствии флюктуаций сигналы от целей повторяются каждый период и компенсируются в схеме ЧПВ. Следовательно, в зонах, свободных от пассивных помех, цели окажутся потерянными, если не принять специальных мер.

Одной из таких мер может быть следующая. В тракт обработки вводится искусственная линия задержки с регулируемой задержкой сигналов на промежуточной частоте, подключаемую через переключатель К (рис.4.80).

Пусть в пределах диаграммы направленности антенны РЛС одновременно находятся цель, движущаяся с радиальной скоростью u_р, и практически неподвижный объект (облако). Сигнал от неподвижного объекта может быть использован для выделения допплеровской частоты сигнала цели. На рисунке цель и облако находятся на различных дальностях и их сигналы в приемнике не совпадают во времени. Если в тракте усиления по промежуточной частоте имеется линия задержки на время , то задержанный сигнал цели совпадает с сигналом от облака. В УПЧ2 возникнут биения двух сигналов, в результате чего образуется амплитудная модуляция результирующего колебания допплеровской частоты. На выходе детектора ее можно отфильтровать и измерить.

Еще одно видоизменение по сравнению с первоначальным вариантом заключается во введении быстродействующего устройства анализа помехи и коммутатора выходного напряжения. При отсутствии помехи на индикатор подается напряжение не с выхода схемы ЧВП, а непосредственно с детектора. Наличие или отсутствие помехи определяется по превышению установленного порога в течение определенного времени. Эффективность коммутации возрастает, если напряжение на детектор подать через небольшую линию задержки, а на анализатор помехи – без задержки. Одним из методов учета свойств помехи является использование корреляционных обратных связей, что позволяет не только компенсировать помеху, но и накапливать полезный сигнал.

Следует обратить внимание на то, что при фазировании когерентного гетеродина помеховыми сигналами они задерживаются на время, равное или несколько большее длительности импульса РЛС, с тем, чтобы предотвратить компенсацию полезных сигналов от целей, летящих в облаке помех.

К достоинствам систем СДЦ с внешней когерентностью можно отнести следующее. Фазирующий импульс помехи проходит те же элементы приемного тракта (от антенны до фазового детектора), что и обрабатываемый сигнал. Следовательно, медленные фазовые нестабильности элементов приемного тракта (УВЧ, смесителя, тракта промежуточной частоты) оказывают одинаковое влияние на фазу опорного напряжения и фазу обрабатываемого сигнала и, следовательно, взаимно компенсируются.

Еще один вариант системы СДЦ с внешней когерентностью предусматривает фазирование когерентного гетеродина помеховыми сигналами. Структурная схема такого устройства изображена на рис.4.81.

Сравнение принятых колебаний с опорными происходит на фазовом детекторе. Чтобы исключить потерю сигнала при отсутствии помехи в схеме применяют устройство анализа помехи и переключатель, который в отсутствии помехи подключает выход фазового детектора непосредственно к индикатору.

Недостатком схем с внешней когерентностью является расширение спектра помех вследствие нелинейного преобразования колебаний в детекторе. Поэтому качество подавления помех может быть хуже, чем для метода внутренней когерентности.