Подавление помех системой адаптивной компенсации при неидентичных частотных характеристиках приемных каналов

• Автор: Богачев, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.12.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Описание математической модели системы
1.2. Способы описания неидентичности частотных характеристик приемных каналов
1.3. Обзор известных методов расчета коэффициента корреляции и коэффициента подавления
2. АВТОКОМПЕНСАТОР С ОДНОЙ ПЕТЛЕЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
2.1. Расчет коэффициента подавления по расположению нулей и полюсов передаточных функций приемных каналов
2.2. Приемные каналы с двумя каскадами фильтров сосредоточенной селекции
2.3. Расчет коэффициента подавления по параметрам элементов фильтров
3. СИСТЕМА С КВАДРАТУРНЫМ АВТОКОМПЕНСАТОРОМ
3.1. Расчет коэффициента подавления по расположению нулей и полюсов передаточных функций приемных каналов
3.2. Приемные каналы с двумя каскадами фильтров сосредоточенной селекции
3.3. Спектральная плотность’остаточной помехи на выходе системы адаптивной компенсации
3.4. Квадратурный автокомпенсатор с неидеальным фазовращателем
3.5. Расчет коэффициента подавления по параметрам элементов фильтров

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ
4.1. Измерение подавления помех автокомпенсатором с одной петлей корреляционной обратной связи
4.2. Измерение коэффициента подавления помех квадратурным автокомпенсатором
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Лист

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Цель работы состоит в создании и развитии методов расчета тех характеристик установившегося режима системы адаптивной компенсации активных помех, которые обусловлены неидентичностью частотных характеристик приемных каналов. Точный расчет количественных характеристик подавления помех такой системой необходим для объективного задания технических требований к параметрам приемных каналов с реальными избирательными цепями, а также для совершенствования систем адаптивной компенсации.
Актуальность работы. Известно [1], что неидентичность частотных характеристик приемных каналов является фактором, существенно снижающим эффективность системы адаптивной компенсации активных помех, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенны радиолокационной станции (РЛС).
Создание преднамеренных активных помех - один из современных методов радиопротиводействия [2]. При этом расчет делается на то, что проникание активных помех на вход приемного устройства может приводить к таким нежелательным эффектам, как [2,3]:
1) перегрузка станции из-за появления множества отметок от несуществующих целей;
2) создание помехового фона, на котором трудно выделить сигнал, что приводит к существенному уменьшению дальности действия РЛС;
3) подавление сигнала в нелинейных элементах приемного устройства РЛС (блокирование) и другие нелинейные эффекты; %
4) изменение рабочего режима активных элементов приемного устройства вплоть до их насыщения.
Перечисленные эффекты расположены в порядке, соответствующем возрастанию интенсивности помехи. Как правило, первый из указанных эффектов относится к имитирующей помехе, а эффекты со второго по четвертый - к маскирующей. В любом случае для того, чтобы обеспечить нормальную работу РЛС, необходимо принимать меры противо-радиопротиводействия.
Обычно для этого в состав приемного устройства вводят систему адаптивной компенсации помех [4]. Для ее функционирования требуется точная копия помехи, причем не содержащая полезного сигнала. Такую копию получают при помощи специального компенсационного приемного канала (см. схему на рис.1). Этот канал включает вспомогательную приемную антенну и усилительно-преобразовательный тракт.
ДН вспомогательной антенны должна иметь нуль в направлении главного лепестка ДН основной приемной антенны. Усилительно-преобразовательный тракт компенсационного канала должен быть полностью идентичен такому же тракту основного канала. При выполнении этих требований можно произвести эффективную компенсацию помехи. В основе такой компенсации лежит взвешенное вычитание напряжения помехи, полученного на выходе компенсационного канала, из суммы "полезный сигнал + помеха, принятая по боковым лепесткам ДН основной антенны", имеющейся на выходе основного канала.
Как правило, ключевую роль в обеспечении идентичности основного и компенсационного приемных каналов играет идентичность их частотных характеристик. Поэтому именно данному аспекту посвящена предлагаемая работа. Вообще же идентичность приемных каналов предполагает также отсутствие в каналах собственных шумов и паразитных сигналов (например, продуктов взаимодействия гармоник гетеродинов в приемных устройствах с многократным преобразованием частоты). Для того, чтобы выявить существенные свойства системы адаптивной компенсации помех, обусловленные именно неидентичностью частотных характеристик приемных каналов, в приятой модели влияние собственных шумов и паразитных сигналов считается достаточно малым.
Частотные характеристики приемных каналов в основном формируются электрическими цепями, обеспечивающими частотную избирательность приемного устройства, например, полосно-пропускающими фильтрами. Кроме того, на частотные свойства каналов могут влиять и те их узлы, которые в принципе должны быть широкополосными, но при практической реализации получаются частотно-зависимыми. К последним относятся, например, усилители, преобразователи частоты, электронные переключатели и т. п.
Разумеется, создать два приемных канала с абсолютно идентичными частотными характеристиками невозможно. Этому препятствуют следующие факторы:
- наличие технологического разброса параметров ненастраиваемых элементов этих каналов:
- неточность настройки подстраиваемых частотно-избирательных цепей в приемных каналах, включающая неточность измерений;
- старение элементов;
- различие температурных изменений параметров элементов.
Исходя из этого перечня, можно предложить соответствующие технологические мероприятия с целью повышения идентичности частотных характеристик приемных каналов:
- применение элементов с меньшими допусками на электрические параметры;
- подбор элементов;
- замена некоторых ненастраиваемых элементов на настраиваемые;
- усовершенствование конструкции настраиваемых элементов с целью повышения точности их настройки;
- использование более точной измерительной аппаратуры для настройки и контроля частотно-избирательных цепей;
- применение более стабильных во времени элементов, а также искусственное старение;
- использование элементов с меньшей температурной нестабильностью.
Проведение таких мероприятий приводит к резкому возрастанию стоимости как комплектации РЛС, так и технологического оборудования, а также существенно повышает трудоемкость изготовления РЛС.
Кроме технологических, возможны также схемотехнические мероприятия по повышению идентичности частотных характеристик приемных каналов. Перечислим некоторые их них:
Таблица
Зависимость коэффициента подавления, дБ,
<»08 - ®0А
от разности центральных частот фильтров: о
« Да>А
<5=0
Характеристика Неравномерность в полосе пропускания, дБ Порядок фильтров
1 2 3
Баттерворта 37 30 26,3 23,8 21,8 20
Чебышева 0,1 35,2 27,8 23,4
0,2 33,6 26,8 22,7 19,7 17
0,5 31,5 25,4 21,5 18,8 16
1 29,8 24,1 20,5 17,9 15

Характеристика Неравномерность в полосе пропускания, дБ Порядок фильтров
1 2 3
Баттерворта 31 24 20,3 17,8 15,8 14
Чебышева 0,1 29,1 21,8 17,4 14,4 12
0,2 27,6 20,8 16,7 13,8 11
0,5 25,5 19,4 15,6 12,9 10
1 23,8 18,1 14,6 12,1 10

Характеристика Неравномерность в полосе пропускания, дБ Порядок фильтров
1 2 3
Баттерворта 23 16,1 12,4 10,0 8,1 6
Чебышева 0,1 21,2 13,9 9,7 6,9 4
0,2 19,7 12,9 9. 6,3 4
0,5 17,6 11,5 8 5,6 3
1 15,9 10,4 7,1 5 3