Устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех

Область применения полезной модели - радиотехника. Полезная модель может быть использована в когерентно-импульсных РЛС для повышения эффективности обнаружения мелких целей на фоне пассивных помех в следующих условиях: - отношения помеха\сигнал более 20 дБ; - импульсы помехи имеют сильную межпериодную корреляцию; - помеха имеет доплеровский сдвиг частоты, отличающийся от доплеровского сдвига частоты полезного сигнала; - огибающая помехи имеет распределение Рэлея-Райса. Эти условия являются типичными, например, в морской радиолокации при обнаружении мелких морских объектов береговыми и судовыми РЛС. Сущность полезной модели заключается в том, что в известное устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, содержащее ограничитель, фазовый детектор и череспериодный компенсатор, дополнительно введены амплитудный детектор и блок перемножения сигналов, причем вход ограничителя и вход амплитудного детектора соединены и являются входом устройства, выход ограничителя соединен с входом блока перемножения сигналов, выход амплитудного детектора соединен с входом череспериодного компенсатора, выход череспериодного компенсатора соединен с входом блока перемножения сигналов, а выход блока перемножения соединен с входом фазового детектора, выход которого является выходом устройства. Достигаемый технический результат - получение энергетического выигрыша по сравнению с известным устройством до 15 дБ.

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована в когерентно-импульсных РЛС для повышения эффективности обнаружения мелких целей на фоне пассивных помех в следующих условиях:

- отношения помеха\сигнал более 20 дБ;

- импульсы помехи имеют сильную межпериодную корреляцию;

- помеха имеет доплеровский сдвиг частоты, отличающийся от доплеровского сдвига частоты полезного сигнала;

- огибающая помехи имеет распределение Рэлея-Райса.

Эти условия являются типичными, например, в морской радиолокации при обнаружении мелких морских объектов береговыми и судовыми РЛС.

Известно устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, основанное на методе череспериодной компенсации (Финкельштейн М.И., «Основы радиолокации»: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Радио и связь, 1983. - 536 с., ил., стр.297-298, формулы 5.5.1-5.5.7, рис.5.21). Такая компенсация реализуется после фазового детектора и ее действие основано на частотной режекции составляющих спектра помехи, распределенных в окрестности частот f_k=kF _n, где F_n - частота повторения зондирующих импульсов, k=0, 1, 2. Недостатком устройства череспериодной компенсации является то, что для его эффективной работы необходимо иметь линейный тракт обработки сигнала в большом динамическом диапазоне, который при обнаружении целей с малой ЭПР может достигать значений 100 дБ. Это трудно реализуемое условие. Другим фактором, снижающим эффективность устройств череспериодной компенсации, является наличие в помехе регулярного доплеровского сдвига частоты f _дп0, вызванного, например, перемещением подстилающей поверхности под действием ветра в морской радиолокации, в результате чего спектральные составляющие помехи смещаются относительно зон режекции, расположенных в точках f_k=kF_n. В таких случаях необходима настройка зон режекции устройства череспериодной компенсации на частотные составляющие помехи. Такая настройка при некотором усложнении аппаратуры в принципе возможна для сигналов, принимаемых по главному лепестку диаграммы направленности антенны. Но так как сигналы, отражeнные подстилающей поверхностью, принимаются не только по главному лепестку, осуществить такую настройку на все составляющие помехи невозможно.

Известно устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, основанное на методе череспериодной компенсации с предварительным ограничением входного сигнала (под ред. М.Сколника «Справочник по радиолокации». Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах) / Под общей ред. К.Н.Трофимова; Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. А.С.Винницкого. - М.: Сов. радио, 1978, 528 с., ил. стр.179-182, 299-303, формулы 36-40 (Глава 2), рисунки 33 (Глава 2), 16-19 (Глава 5)). В источнике отмечается, что для повышения эффективности работы устройства череспериодной компенсации при наличии сильных мешающих отражений дополнительно вводится ограничитель сигналов.

Принцип действия введенного ограничителя основан на сжатии динамического диапазона входных сигналов. Недостатком ограничителя является то, что он ухудшает отношение сигнал/помеха при обнаружении слабых сигналов и поэтому эффективность компенсации помех при обнаружении целей с малой ЭПР снижается.

Устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, основанное на методе череспериодной компенсации с предварительным ограничением входного сигнала наиболее близко к заявляемой полезной модели и принято за ее прототип.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известное устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, содержащее ограничитель, фазовый детектор и череспериодный компенсатор, дополнительно введены амплитудный детектор и блок перемножения сигналов, причем вход ограничителя и вход амплитудного детектора соединены и являются входом устройства, выход ограничителя соединен с входом блока перемножения сигналов, выход амплитудного детектора соединен с входом череспериодного компенсатора, выход череспериодного компенсатора соединен с входом блока перемножения сигналов, а выход блока перемножения соединен с входом фазового детектора, выход которого является выходом устройства.

На фиг. представлена структурная схема устройства обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех. Устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех содержит: 1 - ограничитель; 2 - амплитудный детектор, 3 - череспериодный компенсатор; 4 - блок перемножения сигналов; 5 - фазовый детектор.

Вход ограничителя 1 и вход амплитудного детектора 2 соединены и являются входом устройства обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, выход ограничителя 1 соединен с входом блока перемножения сигналов 4, выход амплитудного детектора 2 соединен с входом череспериодного компенсатора 3, выход череспериодного компенсатора 3 соединен с входом блока перемножения сигналов 4, а выход блока перемножения 4 соединен с входом фазового детектора 5, выход которого является выходом устройства обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех.

Принцип работы полезной модели основан на некогерентной череспериодной компенсации (НЧГТК) пассивных помех, эффективность которой рассмотрена в статье В.Г.Валеев, А.С.Вахрушев, «Эффективность некогерентной компенсации пассивных помех в когерентно-импульсных РЛС», // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2010. Вып.5. с.55-60, рис.1-8. НЧПК выполняется по огибающей принимаемого сигнала и не использует фазу этого сигнала. В отличие от прототипа эффект подавления пассивных помех НЧПК не зависит от частоты f_дп, если сигнал и помеха разрешаются по доплеровской частоте. Применение НЧПК, в отличие от применения ограничения, позволяет сжать динамический диапазон входного сигнала с повышением отношения сигнал/помеха. Применение НЧПК в ситуациях, когда помеха имеет регулярный доплеровский сдвиг частоты, отношение помеха/сигнал более 20 дБ и импульсы помехи имеют сильную межпериодную корреляцию позволяет получить энергетический выигрыш, по сравнению с применением известного устройства, до 15 дБ.

Для получение количественных характеристик эффективности применения НЧПК в РЛС с когерентным накоплением полезного сигнала было выполнено компьютерное моделирование. Критерием эффективности является уровень порогового сигнала, при котором достигаются заданные значения вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги. Исследование проводится методом моделирования средствами Matlab. В результате исследования получены характеристики обнаружения, показывающие эффективность применения НЧПК в когерентных РЛС.

Процесс моделирования и полученные результаты описаны в статье В.Г.Валеев, А.С.Вахрушев, «Эффективность некогерентной компенсации пассивных помех в когерентно-импульсных РЛС», // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2010. Вып.5. с.55-60, рис.1-8.

Устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех, содержащее ограничитель, фазовый детектор и череспериодный компенсатор, отличающееся тем, что дополнительно введены амплитудный детектор и блок перемножения сигналов, причем вход ограничителя и вход амплитудного детектора соединены и являются входом устройства, выход ограничителя соединен с входом блока перемножения сигналов, выход амплитудного детектора соединен с входом череспериодного компенсатора, выход череспериодного компенсатора соединен с входом блока перемножения сигналов, а выход блока перемножения соединен с входом фазового детектора, выход которого является выходом устройства.