Устройство защиты от импульсных помех радиолокационных приемников

 

Изобретение относится к радиолокации. Технический результат заключается в подавлении помех, совпадающих по структуре с зондирующим сигналом, и сохранении динамического диапазона выходных сигналов приемника. Сущность изобретения состоит в том, что в устройство защиты, содержащее последовательно соединенные схемы защиты от широкополосных и узкополосных помех, а также устройство стабилизации уровня ложных тревог, дополнительно введены перемножитель и блок селекции импульсов по форме, входы которых подключены к выходу устройства стабилизации уровня ложных тревог, выход блока селекции подключен ко второму входу перемножителя, а выход перемножителя является выходом всего устройства. Кроме того, блок селекции импульсов может быть выполнен в виде последовательно соединенных ограничителя снизу, дифференцирующего устройства, двухстороннего ограничителя, второго дифференцирующего устройства и порогового устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано, например, в приемном тракте РЛС после оптимальной фильтрации, когда сигналы являются уже простыми (то есть с произведением их длительности Т_и на ширину спектра Δf_н порядка единицы).

Известно, что для защиты РЛ приемника простых сигналов от импульсных помех, а также для стабилизации выходного уровня шума используется схема ШОУ [1]. Следует отметить, что применение схемы ШОУ не обеспечивает одновременно защиту и от узкополосных помех. Этот недостаток можно устранить последовательным включением на выходе схемы ШОУ схемы, обеспечивающей защиту от узкополосных помех. Известна схема ШОУ РОС (РОС - растягивающий фильтр-ограничитель - сжимающий фильтр), которая обеспечивает защиту и от коротких и от длинных помех. Однако, схема ШОУ РОС обеспечивает защиту от помех, длительность которых τ_n значительно меньше длительности зондирующего импульса Т_и, либо значительно ее превосходит. При помехах с длительностью τ_n, заключенной в интервале , где n₁ - отношение полос широкополосного фильтра и узкополостного, защита от импульсных помех схемой ШОУ РОС не обеспечивается и такие помехи на выходе РЛ приемника превышают пороговый уровень. Это связано с тем, что импульсная помеха по своей структуре совпадает с простым сигналом.

Поскольку узкополосная помеха мультипликативно воздействует на собственный шум приемника в нелинейном элементе схемы ШОУ - ограничителе, то после узкополосного фильтра для восстановления чувствительности приемника можно использовать схему АРУ. Характеристики помехозащищенности в этом случае аналогичны схеме ШОУ РОС, так как постоянная АРУ τ_АРУ выбирается таким образом, чтобы сигнал проходил через нее без искажений, то есть выбирается τ_АРУ>Т_и.

Для уменьшения интервала длительностей помех, превышающих пороговый уровень, необходимо уменьшать отношение полос до ограничителя и после него. Уменьшать отношение полос до предельной величины порядка единицы не имеет смысла, т.к. это приводит к уменьшению вероятности правильного обнаружения и не является приемлемым решением данной проблемы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности РД приемников простых сигналов с сохранением необходимого динамического диапазона выходных сигналов.

Для этого на выходе РЛ приемника, в котором осуществлена защита от узкополосных, широкополосных помех и застабилизирован выходной уровень шума, используют различие в крутизне изменения первой производной огибающей эхо-сигналов и помехи на выходе оптимального фильтра. При этом выделяются моменты времени, когда амплитуда эхо-сигнала на выходе РЛ приемника достигает своего максимального значения, затем сформировав в эти моменты импульсы стандартной амплитуды перемножают их с выходным случайным процессом РЛ приемника.

Это достигнуто введением на выходе схемы стабилизации уровня ложных тревог параллельно соединенных между собой перемножителя и блока селекции импульсов по форме огибающей эхо-сигналов, при этом выход блока селекции подключен ко второму входу перемножителя, выход которого является выходом всего устройства.

Блок селекции содержит последовательно соединенные ограничитель снизу, дифференцирующее устройство, двухсторонний ограничитель, второе дифференцирующее устройство, выход которого подключен к пороговому устройству.

На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного устройства.

На фиг.2 - временные диаграммы его работы в точках схемы а, б, в, г, д, е.

На фиг.3 - характеристика ограничителя снизу.

Устройство содержит схему ШОУ 1, схему восстанавливающую чувствительность приемника на фоне узкополосных помех (РОС или АРУ) 2, блок селекции импульсов по форме 3 и перемножитель 4.

Блок селекции импульсов по форме состоит из ограничителя снизу 1; дифференцирующих цепей 2, 3; двухстороннего ограничителя 4 и порогового устройства 5.

Принцип работы предложенного устройства заключается в следующем.

Сигналы прошедшие оптимальную обработку, схему защиты от коротких помех №1 и схему стабилизации уровня выходного шума - 2 разделяются на два канала. В одном из каналов сигналы проходят через блок селекции импульсов по форме, на выходе которого формируются импульсы стандартной амплитуды совпадающие по времени с моментом достижения максимальной амплитуды эхо-сигнала на выходе оптимального фильтра. В другом канале стоит перемножитель 4, в котором осуществляется перемножение выходного случайного процесса РЛ - приемника со сформированными импульсами из выходе блока селекции импульсов по форме. При этом на выход перемножителя проходят импульсы, отраженные от целей, а помехи не проходят (см. фиг.2).

Рассмотрим конкретную реализацию блока селекции импульсов по форме. Для простоты ограничимся случаем обработки простых сигналов. Входным элементом блока селекции является нелинейный элемент - ограничитель снизу 1. Уровень ограничения U_о выбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимый уровень ложных тревог на выходе всего устройства. На выходе ограничителя снизу получается последовательность импульсов, превысивших порог ограничителя. Простые сигналы и шумовые выбросы на выходе оптимального фильтра имеют подобную треугольную форму (см. фиг.2), а импульсные помехи с длительностью, отличающуюся от принимаемых эхо-сигналов имеют трапециидальную форму [2]. На этом отличии и основана защита от импульсных помех предлагаемого устройства. Для выделения сигналов треугольной формы их дифференцируют. На выходе дифференцирующей цепи 2 в случае трапециидального импульса (для помех с τ_n>Т_и и τ_n<Т_и) получается два разнополярных импульса, отстоящих на величину, определяемую длительностью помехи, а в случае треугольного импульса, разнополярные импульсы примыкают друг к другу (см. фиг.2). Полученные импульсы поступают на двухсторонний ограничитель 4, на выходе которого амплитуда продифференцированных импульсов становится одинаковой и не зависит от динамического диапазона выходных сигналов приемника. На выходе ограничителя 4 с помощью второй схемы дифференцирования 3 выделяются моменты времени, в которые достигается максимальное значение принимаемых эхо-сигналов. В эти моменты производная огибающей эхо-сигналов круто проходит через нуль, а для импульсных помех с длительностью, отличающейся от длительности зондирующих импульсов в момент достижения максимального значения помехи на выходе оптимального фильтра крутизна производной огибающей помехи постоянна и равна нулю.

Это приводит к тому, что максимальный уровень помех на выходе дифференцирующей цели 3 всегда меньше уровня импульсов соответствующих входным треугольным импульсам. В данном случае отработки простых сигналов уровень помех будет в два раза ниже уровня полезных сигналов. Ставя порог порядка единицы, можно четко выделить моменты времени, в которые достигается максимальное значение импульсов совпадающих по форме с треугольными. Поскольку на выходе порогового элемента 5 импульсы постоянны по амплитуде, то такие сигналы нельзя использовать непосредственно для изображения на индикаторе кругового обзора (ИКО), так как для необходимой контрастности изображения динамический диапазон сигналов на ИКС должен быть порядка 5÷7. Для сохранения динамического диапазона сигналов на ИКС выходной процесс с выхода устройства стабилизации уровня шума 2 перемножается с пронормированными импульсами, выделенными в блоке селекции импульсов по форме 3. На выходе перемножителя 4 проходят только сигналы, которые по форме совпадают с эхо-сигналами.

Предложенное устройство обеспечивает защиту от помех, длительность которых незначительно отличается от длительности зондирующего сигнала. В блоке селекции импульсов по форме не выделяются помехи, длительность которых отличается более чем на длительность переднего (заднего) фронта эхо-импульса в широкополосной части приемника, в которой происходит ограничение.

Предложенное устройство обеспечивает защиту от импульсных помех независимо от выходного динамического диапазона сигналов, в отличие от схемы ШОУ, где только уменьшение выходного динамического диапазона сигналов увеличивает помехозащищенность. Динамический диапазон помех по длительности, в котором предложенное устройство не обеспечивает защиту, определяется только полосой приемного тракта, в которой происходит ограничение, и с увеличением полосы широкополосной части приемника помехозащищенность увеличивается. Кроме того, предложенное устройство может быть использовано для выделения эхо-сигналов, отраженных от точечных целей (самолеты, ракеты и т.д.) на фоне отражений от протяженных целей (местные предметы, гидрометеоры), так как в случае отражений от протяженных целей происходит увеличение длительности принимаемых сигналов. Задача защиты от гидрометеоров приемника РЛС особенно актуальна, т.к. гидрометеоры обладают значительным разбросом радиальных скоростей и не могут в силу этого подавлены эффективно в схемах линейной селекции целей. Однако метереологические образования, как правило, по размерам значительно превосходят размеры целей и при соответствующем выборе параметров РЛС можно достигнуть того, что отражения от целей и гидрометеоров будут различны по длительности.

Источники информации

1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Сов. радио, 1971.

2. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. Сов. радио, 1963.

Формула изобретения

1. Устройстве защиты от импульсных помех радиолокационных приемников, содержащее последовательно соединенные схемы защиты от широкополосных и узкополосных помех, устройство стабилизации уровня ложных тревог, отличающееся тем, что, с целью подавления помех, совпадающих по структуре с зондирующим сигналом и сохранения динамического диапазона выходных сигналов приемника, в устройство дополнительно введены перемножитель и блок селекции импульсов по форме, входы которых подключены к выходу устройства стабилизации уровня ложных тревог, выход блока селекции подключен ко второму входу перемножителя, а выход перемножителя является выходом всего устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок селекции импульсов выполнен в виде последовательно соединенных ограничителя снизу, дифференцирующего устройства, двухстороннего ограничителя, второго дифференцирующего устройства и порогового устройства.

РИСУНКИ