Навигация
4. Многочастотные РЛС
Находят применение два пути использования в станциях многочастотного излучения. Во-первых, можно осуществлять излучение на нескольких частотах в пределах одной и той же диаграммы направленности. При этом цель одновременно облучается радиоволнами на всех рабочих частотах. Станции, в которых реализован этот принцип, можно называть частотно-многоканальными, так как их основные показатели определяются совокупностью действия всех частотных каналов.
Рис. 1 Функциональная схема частотно - многоканальной РЛC
Второй путь использования нескольких частот излучения состоит в том, что на каждой частоте создается самостоятельная диаграмма направленности, смещенная относительно других в пространстве. Точечная цель в каждый данный момент находится в пределах одной из диаграмм (изредка — на стыке двух диаграмм) и облучается радиоволнами одной частоты. Радиолокационные станции, в которых используется этот принцип, не являются по сути дела многоканальными: они представляют собой как бы комбинацию нескольких независимых устройств, работающих на нескольких частотах.
В РЛС первого типа имеется несколько передатчиков, работающих на различных частотах f1, f2, . . ., fn и запускаемых общим синхронизирующим устройством (рис. 12). Высокочастотные колебания поступают в волноводный сумматор и затем подводятся к облучателю зеркала антенны. Таким образом создается один луч, в пределах которого излучаются радиоволны различной длины. Принятые сигналы от антенны поступают к п приемникам, предназначенным для раздельной обработки сигналов на разных частотах.
Выходные сигналы приемников подводятся к сумматору, где производится их совместная обработка; импульсы напряжения, образующиеся в результате этой дополнительной обработки, фиксируются на индикаторе или в другом выходном устройстве.
5. Помехозащищенность многочастотных РЛС
Одно из главных достоинств многочастотных РЛС — это их высокая помехозащищенность, что обусловлено, прежде всего, высокой помехоустойчивостью самого метода многочастотной радиолокации, а также применением специальных способов совместной обработки сигналов с разными несущими частотами, возможностями перераспределения излучаемой энергии между различными частотными каналами, выигрышем в пороговом отношении сигнал/шум. Определяющим из перечисленных факторов, безусловно, является помехоустойчивость метода многочастотной радиолокации, как следствие использования радиолокационных сигналов, занимающих достаточно широкий диапазон частот.
Эффективного подавления многочастотной РЛС можно добиться только путем постановки достаточно интенсивных узкополосных помех на каждой ее рабочей частоте. Это означает, что для противодействия многочастотной РЛС требуется в m раз больше передатчиков помех, чем для подавления одночастотной РЛС того же типа. В реальных условиях из - за отсутствия достоверной информации о технических характеристиках подавляемой РЛС можно ожидать, что одновременное воздействие узкополосных помех будет иметь место только на отдельных частотах многочастотной РЛС.
Если воздействие интенсивной помехи на любе рабочих частот РЛС расценивать как прекращение приема полезной информации по соответствующему частотному каналу РЛС из-за его выключения, то эффективность воздействия помехи на многочастотную РЛС можно характеризовать степенью ухудшения характеристик обнаружения РЛС в результате уменьшения числа ее рабочих частот [2]. Рис. 13 иллюстрирует характер и степень изменения дальности действия десятичастотной РЛС от числа подавленных помехой рабочих частот (mn) при различных вероятностях обнаружения целей. Графики зависимости построены для двух режимов работы РЛС — с перестройкой частоты от импульса к импульсу (сплошные линии) и с одновременным излучением частот (пунктирные линии).
Рис. 13 Зависимость дальности действия десятичастотной РЛС от числа подавленных помехой рабочих частот
Рис. 14. Зависимости порогового отношения сигнал/шум в двухчастотной РЛС от числа импульсов N
Изменение соотношения между числом импульсов, излучаемых на различных несущих частотах, практически не снижает эффекта многочастотной работы РЛС. Пороговое отношение сигнал/шум при неизменном числе принимаемых за цикл обзора импульсов изменяется весьма незначительно. Это видно из графиков зависимости порогового отношения сигнал/шум (q) в двухчастотной РЛС от числа импульсов N, принимаемых в каждом цикле обзора, при различных соотношениях числа импульсов с разными несущими частотами и постоянных вероятностях обнаружения и ложной тревоги (рис. 14).
Сравнивая графики, нетрудно убедиться, что при изменении соотношения импульсов с разными несущими частотами от 1:1 (равномерное распределение частот) до 1 : 5 потери в пороговом отношении сигнал/шум составляют не более 1 дБ.
Наименее помехозащищенными являются многочастотные РЛС с линейным суммированием сигналов. Для их подавления достаточно создать эффективную помеху на одной из рабочих частот РЛС. Помеха по соответствующему частотному каналу беспрепятственно проходит к суммирующему устройству, где складывается с полезными сигналами остальных каналов приемника и либо маскирует их, либо создает дезинформирующую радиолокационную обстановку. Таким образом, многочастотные РЛС с линейным суммированием сигналов по помехозащищенности значительно уступают аналогичным многочастотным РЛС с независимой обработкой сигналов и лишь несколько превосходят соответствующие одночастотные РЛС благодаря лучшему отношению сигнал/шум.
Рис. 15. Зависимость вероятности обнаружения цели четырехчастотной РЛС от числа подавленных помехой рабочих частот
Помехозащищенность многочастотных РЛС с суммированием сигналов может быть повышена путем маневрирования их рабочими частотами за счет выключения отдельных приемных каналов, подавленных помехами. Естественно, при уменьшении числа используемых частот снижается эффект многочастотной работы, но зато сохраняется работоспособность РЛС.
В качестве примера на рис. 15 показано, как изменяется вероятность обнаружения целей четырехчастотной РЛС с линейным суммированием (ЛС) сигналов по мере уменьшения числа используемых частот от 4 до 1 (сплошная линия ЛС). Из рисунка видно, что вероятность обнаружения целей при одночастотном приеме сигналов уменьшается в 1,25 раза по сравнению с вероятностью обнаружения целей в отсутствии помех. С уменьшением числа используемых частот снижается также точность определения угловых координат целей вследствие ухудшения сглаживания флюктуаций отраженных сигналов.
Наиболее помехозащищенным способом совместной обработки многочастотных сигналов является их перемножение (ПМН). Для подавления многочастотных РЛС, использующих этот способ объединения сигналов, необходимо создать помехи на всех рабочих частотах РЛС. Отсутствие помехи на одной из рабочих частот РЛС означает равенство нулю одного из сомножителей произведения совместно обрабатываемых сигналов, вследствие чего исключается возможность проникновения помех в общую часть приемно - индикаторного тракта РЛС.
Поскольку при воздействии помех на отдельных частотах РЛС с перемножением сигналов нет надобности в выключении соответствующих приемных каналов, вероятность обнаружения целей такой РЛС остается неизменной до тех пор, пока отсутствует помеха хотя бы на одной рабочей частоте РЛС (сплошная линия ПМН на рис. 15).
На рис. 15 графически представлена зависимость вероятности обнаружения цели четырехчастотной РЛС с по парным перемножением сигналов и последующим суммированием произведений от числа частот РЛС, на которых воздействуют помехи: при выключении каждого приемного канала, где воздействует помеха (пунктирная линия ПМН+ЛС); при выключении приемных каналов только в случае утраты работоспособности РЛС и постоянной вероятности ложной тревоги системы F=l0-3 (сплошная линия ПМН+ЛС). Из рисунка видно, что четырехчастотная РЛС с комбинированным способом объединения сигналов при постоянной вероятности ложной тревоги имеет примерно такие же характеристики обнаружения, как и РЛС с перемножением сигналов.
Возможность маневрирования частотами в многочастотных РЛС является важным фактором их помехозащищенности. Однако применение частотного маневрирования в качестве средства защиты от активных помех в ряде случаев ограничивается снижением эффективности радиолокационных устройств (например, уменьшение дальности действия, возрастание ошибок определения угловых координат, ухудшение точности автосопровождения).
Заключение
Радиолокация представляет собой средство расширения возможностей человека определять наличие и положение объектов за счет использования явлений отражения радиоволн этими объектами. Ее ближайшим конкурентом при выполнении этих функций является оптическая техника, включающая телескопы, которые обладают высокой точностью и обычно имеют фотографические регистрирующие устройства. Преимущество радиолокационных средств по сравнению с оптическими состоит в том, что радиолокационные устройства могут работать в темноте и сквозь облака, обладают большой дальностью действия и позволяют определять дальность до объекта со значительно большей точностью, нежели оптические устройства. Хотя световые волны также являются электромагнитными, но в радиолокации частота их намного ниже. Это позволяет применять радиотехнические методы и схемы.
Развитие радиолокации явилось важной частью технической революции двадцатого века. Военная техника, использующая принципы радиолокации, впервые была создана перед самым началом второй мировой войны; с этого времени наблюдается быстрый и непрерывный прогресс в указанной области.
Список литературы
1) Перминов И.Г. «Физические основы получения информации». 2006 год.
2) Артамонов В.М. «Электроавтоматика судовых и самолетных радиолокационных станций». 1962 год.
3) Современная радиолокация. Анализ, расчет и проектирование. Под редакцией Кобзарева Ю.В., М., Сов. радио, 1969г.-704стр.
4) Дулевич В.Е. Теоретические основы радиолокации. М., Сов. радио, 1978г. 608стр.
5) Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М., Сов. радио, 1970г. 560стр.
Похожие работы
... то Видно, что выполнение РЛС своих задач, в условиях применения комплекса помех, почти невозможно. Не стоит забывать, что устройства постановки помех, так же как и устройства борьбы с ними, динамично развиваются. Чаще всего средства нападения оказываются «сильнее», а адекватные меры противодействия появляются лишь через некоторое время, поэтому оценить эффективность средств помехозашиты и ...
... коррелированной помехе ôr/ô2è1, Кп è, подавление помехи максимально. Рисунок 22. Структурная схема квадратурного компенсатора. Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты Следует, заметить, что никакое устройство для подавления помех не является универсальным. Каждое устройство защиты позволяет эффективно бороться только с каким-то одним ...
... систем и групповых действий; · разработкой эффективных средств защиты; использованием своих средств РЭБ в интересах помехозащиты. Что же касается помехопостановки, то здесь требуется разработка новых алгоритмов и более быстродействующих вычислительных устройств. Так же хорошо бы разработать алгоритмы, позволяющие отслеживать изменение ситуации в реальном времени. Таким образом, на устройства ...
... снежный покров - свыше 30 см. Полоса частот полезного сигнала определяется минимальной и максимальной шириной зоны чувствительности, а также минимальной и максимальной скоростью передвижения нарушителя. Соответственно для конкретного средства обнаружения при уменьшении длины участка блокирования возможно обнаружение более медленно движущегося нарушителя. Для обеспечения совместной работы ...
0 комментариев