Многочастотные РЛС (стр. 3 из 4)

С помощью аналогичных рассуждений можно найти зависимость полной ложной тревоги в многоканальном приемнике от вероятности ложной тревоги в отдельном канале при линейном суммировании сигналов

или, учитывая, что F₀<<1:

F₀ @LF₀.

На рис. 11 графически изображена зависимость вероятности обнаружения цели в многоканальном приемнике с линейным суммированием сигналов от вероятности обнаружения цели в отдельном канале при различном числе каналов. Из сравнения графиков зависимости D_c=f(D₀) при различных значениях L можно заключить, что вероятность обнаружения цели при линейном суммировании сигналов тем выше, чем больше число частотных каналов приемника. Однако не следует забывать, что увеличение числа каналов связано с повышением также и ложной тревоги. Чтобы сохранить вероятность ложной тревоги в многоканальном приемнике такой же, как в отдельном канале, необходимо увеличить порог, что, естественно, приведет к снижению вероятности обнаружения цели.

При объединении сигналов частотных каналов приемника путем перемножения их амплитуд результирующий сигнал на выходе общего умножителя имеет вид

где U₁, U₂,…, U_L - амплитуды сигналов в соответствующих каналах приемника.

Необходимым условием правильного обнаружения цели в многоканальном приемнике с перемножением сигналов является превышение порога сигналами всех каналов. Очевидно, при этом вероятность обнаружения будет определятся формулой

а вероятность ложной тревоги

Таким образом, в многоканальном приемнике с перемножением сигналов вероятность обнаружения цели так же, как и вероятность ложной тревоги, тем выше, чем меньше число каналов приемника (рис. 11).

Способы объединения сигналов суммированием с последующим перемножением сумм и перемножением с последующим суммированием произведений представляют собой комбинации рассмотренных способов обработки многочастотного сигнала - линейного суммирования и перемножения сигналов.

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, . . ., f_n 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 (m_n) 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.