Средства постановки помех и помехозащиты РЛС (стр. 3 из 4)
Рис.9. График зависимости дальности действия РЛС от расстояния РЛС-ПАП, при действии ПАП по боковым лепесткам ДН РЛС.
Рис.10. График зависимости дальности действия РЛС, от отношения мощностей РРЛС/РПАП, при расстоянии РЛС-ПАП 468 км.
В то время как при рассмотрении маловероятного, но вполне реального случая действия ПАП по главному лучу ДН РЛС, дальность действия будет нашей станции составит всего 45км.
Рис.11. График зависимости дальности действия РЛС от расстояния РЛС-ПАП, при действии ПАП по главному лучу ДН РЛС.
Из приведенных графиков видно, что применение АШП значительно уменьшает дальность действия РЛС, но в тоже время при несогласовании параметров помехи и подавляемой станции, эффективность помехи значительно снижается.
5). Расчет параметров средств помехозащиты (алгоритма помехозащиты, структуры и параметров)
Активные помехи, принятые антеннами РЛС, смешиваются на входе приемника с полезным сигналом и шумом, образуя входную реализацию. Основные особенности взаимодействий АП и полезных сигналов - полное или частичное их совпадение во времени, перекрытие по частоте и различие в направлении прихода радиоволн. При совместной обработке полезных сигналов и помех необходимо учитывать, что и сигнал и помеха являются одновременно функцией времени, частоты, начальных фаз и амплитуд, а также направлений прихода сигналов и параметров поляризации волны, т.е. являются пространственно-временными сигналами. Обычно алгоритм обработки сигналов активных помех разделяют на пространственный и временной алгоритмы. Сначала производится обработка сигнала в пространстве с помощью пространственного фильтра, осуществляемого соответствующим построением антенной системы, затем сигнал подвергается обработке во временной области.
Оптимальная пространственная обработка сводится к умножению на комплексный коэффициент передачи сигнала с каждого элемента раскрыва антенны. Для этого необходимо раздельно управлять амплитудой и фазой сигнала в каждой точке раскрыва антенны, чего можно достичь только в ФАР. Положительными свойствами ФАР являются возможность электрического сканирования луча, возможность формирования нескольких лучей, быстрое перемещение луча ДН, но использование ФАР требует существенного усложнения антенной системы за счет введения дополнительных элементов. Одним из наиболее эффективных алгоритмов пространственного подавления помех является использовании адаптивных ФАР (в канале обработке каждого элемента ФАР необходим весовой усилитель или аттенюатор и фазовращатель для настройки на заданное направление приема сигнала). В качестве устройства помехозащиты выберем устройство подавления с деформацией ДН антенны [1, стр. 200], которое в свою очередь позволяет сформировать минимум диаграммы направленности в направлении на источник помех и требует дополнительной антенны (рис.12).
Рис.12 - Структурная схема устройства формирования провала ДН антенны.
f0 (Q), f1 (Q) - исходные ДН основной и компенсационной антенн. fΣ (Q) = f0 (Q) +Wf1 (Q) - результирующая ДН антенной системы. Если Q1 - угол прихода помехи, то для компенсации необходимо выполнение условия fΣ (Q1) =0, откуда W= - f0 (Q1) /f1 (Q1). Подставив W в выражение для fΣ (Q), получим fΣ (Q) = f0 (Q) - [f0 (Q1) /f1 (Q1)] f1 (Q) [1, стр. 200]. Таким образом, в направлении на источник помехи образуется провал в ДНА. При действии нескольких помех с ряда направлений необходимо применение большого количества компенсирующих антенн, чтобы антенна А0 и одна из других антенн Аiобразовали компенсирующее устройство активной помехи с i-ого направления. Структурная схема устройства пространственной обработки для подавления нескольких пространственных помех приведена на рис.13.
Рис.13 - Схема пространственной обработки для подавления нескольких (N) помех.
В качестве временного алгоритма применяем устройство компенсации помех с корреляционными обратными связями [1, стр. 199]. Основная антенна принимает помеху, в то время как дополнительная (компенсационная) антенна принимает помеху от того же источника, но отличающуюся по фазе. Используя сигналы этих каналов, можно сформировать компенсатор с корреляционными обратными связями, в котором будет компенсироваться помеха. Такое устройство обеспечивает минимум среднего квадрата напряжения (мощности) помехи на выходе фильтра (рис.14.).
Рис.14. - Структурная схема компенсатора активной помехи с корреляционными обратными связями.
Для подавления пассивных помех, действующих на нашу РЛС (в роли которых могут выступать дипольные отражатели) будем применять режекторный фильтр, а именно линейный режекторный фильтр с симметричными весовыми коэффициентами, который реализуем при помощи пакета “Стрела 2.0”.
Отношение шум/помеха на входе РЛС = - 51,3дБ.
Режекторный фильтр должен подавлять помеху до уровня шумов, следовательно коэффициент подавления помехи должен составлять около 51,3дБ
Рис 15.
На рис 15 представлено диалоговое окно программы в котором зададим вид фильтра - СС (КИХ) фильтр-ЧПК, относительную частоту среза 0,1. Порядок фильтра задаем из соображения, чтобы число импульсов в пачке было не меньше чем порядок фильтра +1.
Рис 16.
На рис16 представлено диалоговое окно программы в котором задаем относительную ширину спектра сигнала равной 0,2; вид помехи - с гауссовской формой спектра, относительную ширину спектра флуктуации помехи, как было указано выше, равной 0,1; относительную фазу помехи равной 0. Энергетические соотношения будем задавать на основе полученных ранее, а именно: отношение сигнал/ (помеха+шум) = - 24,2дБ; отношение шум/помеха = - 51,3дБ; количество импульсов в пачке равное 11.
Рис 17.
Коэффициент подавления помехи получается равным 50,81дБ, что приемлемо, учитывая последующее накопление. Симметричность же коэффициентов относительно центрального будет гарантировать линейность фазовой частотной характеристики фильтра.
Рис 18. (АЧХ фильтра в логарифмическом виде)
Структурная схема цифрового режекторного фильтра, в упрощенной форме, имеет следующий вид (Рис 19):
чтобы упростить аппаратную реализацию устройства сократим количество умножителей основываясь на симметричности коэффициентов фильтра.
Рис 19.
Для того чтобы фильтр нормально работал необходимо, чтобы на его вход поступало не менее Nотсчетов, (где Nпорядок режекторного фильтра). Посредством остальных 11-6=5 отсчетов можно произвести когерентное накопление.
6). Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты
Эффективность применения режекторного фильтра характеризует достигнутый, коэффициент подавления, который равен 50,01 дБ, т.е. сигнал помехи от земной поверхности фильтр подавляет до уровня шумов. Основываясь на этом можно сделать вывод, что помеха практически полностью исключается из дальнейшей обработки. Однако вместе с помехой будет режектирован также и сигнал от малоскоростных целей и целей имеющих только тангенциальную составляющую скорости, летящих перпендикулярно направлению излучения РЛС. Еще одним критерием эффективности является коэффициент улучшения отношения с/п, в спроектированном фильтре, он составляет 33,15 дБ, что означает превышение отношения с/п на выходе над с/п на входе более чем в тысячу раз. Анализ эффективности применения активной помехи заключается в том, что при согласовании параметров АШП с параметрами РЛС дальность действия РЛС снижается в несколько раз, при этом, в случае применения противоборствующей стороной средств помехозащиты, возможно уменьшение влияния помех. Смена несущих частот, работа РЛС в короткие промежутки времени, использование сложных сигналов и длительного когерентного накопления и другие меры помехозащиты затрудняют согласование параметров помехи с РЛС. Если постановщик помех не будет успевать подстраивать свои параметры, то можно добиться почти полного исключения влияния помех на РЛС.
7). Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон
К системе обработки данных РЛС предъявляется требование реализации обработки данных в реальном масштабе времени, что предполагает предъявление соответствующих требований к быстродействию устройств осуществляющих эту обработку. Оценим общее число каналов РЛС, и, зная длительность зондирующего импульса, рассчитаем необходимое быстродействие системы (за время равное длительности зондирующего импульса система должна успевать обрабатывать все каналы). Число каналов дальности:
, 
.Каналы по скорости не требуются, так как определение скорости не входит в задачу проектируемой РЛС.
Число каналов по угловым координатам
, - в азимутальной плоскости, 
-в угломестной плоскости. Общее число каналов: 
. При заданной разрешающей способности по дальности в 100м, длительность импульса равна: 
- за это время должно быть обработано 3600 каналов дальности. Темп обработки: 
операций в секунду. Для реализации такого количества вычислений необходимо производить вычисления не одним устройством, а несколькими, следовательно нам требуется использовать достаточно дорогую систему.