10.6. Потенциальные возможности оптимальных антенно-приемных трактов РЛС, соответствующих алгоритмам (10.39), (10.43)

Пусть суммарное ЭМП в раскрыве приемной (см. рис. 10.4) образовано одним точечным источником случайных стационарных гауссовских флуктуаций точечной целью и дельта-коррелированным по пространству и времени шумом окружающего пространства. Цель и источник прямошумовых помех располагаются в зоне Фраунгофера приемной Направление на цель совпадает с опорным направлением а направление на источник прямошумовых помех произвольное — угол места и азимут постановщика помех, см. рис. 10.2).

Суммарная мощность полезного сигнала и помех на выходе антенно-приемного тракта РЛС

где вектор антенно-приемного тракта; матрица взаимных спектральных плотностей аддитивной смеси полезного сигнала и помех на выходе приемной

Если параметры всех пространственных каналов антенно-приемного тракта идентичны, а алгоритмы (10.24), (10 32)-(10.34) выполняются идеально, то [1, 3]

где векторы относительных фаз опорного сигнала и колебаний прямошумовых помех соответственно; I - единичная матрица

положение фазового центра пространственного канала относительно фазового центра приемной частотные зависимости в (10.86) и далее везде, для простоты, опущены В рассматриваемом случае одно из необходимых условий инвариантности РЛС к помехам — (10.81), выполняется.

Если спектральные плотности полезного сигнала и помех в пределах полосы пропускания антенно-приемного тракта можно считать постоянными, то мощность (10 85)

При больших отношениях прямошумовая помеха/дельта-коррелированный шум в раскрыве приемной и значениях когда из (10.88) следует, что

При малых суммарная мощность помех на выходе антенно-приемного тракта определяется дельта-коррелированными составляющими случайных флуктуаций и полезным сигналом. При больших в отклике антенно-приемного тракта в направлении на источник прямошумовых помех формируется провал, благодаря которому обеспечивается максимальное (в данной ситуации) отношение полезный сигнал/помеха на выходе РЛС. Для обеспечения инвариантности оптимальной системы обработки, соответствующей рис. 10 4, к помехам, необходимо, кроме выполнения (10 81), обеспечить неподавление полезного сигнала.

Для более подробного исследования процессов функционирования оптимальных алгоритмов (10.39), (10.43) в различной помеховой обстановке нами было проведено математическое моделирование с использованием При моделировании главное внимание уделялось откликам антенно-приемных трактов РЛС на суммарное ЭМП, действующее в раскрыве приемных . В качестве приемной при моделировании использовалась одномерная эквидистантная пятнадцатиканальная решетка, пространственные каналы которой линейны, независимы, а изотропные Расстояния между фазовыми центрами пространственных каналов . В качестве опорного использовался центральный (восьмой) канал.

На рис. 10.9-10.18 представлены результаты моделирования, где: штриховыми кривыми представлены нормированные суммарные приемной , а сплошными — нормированные отклики антенно-приемного тракта РЛС в установившемся режиме. Масштаб по оси абсцисс (по углу 0) на рис. 10.12-10.16 увеличен по сравнению с масштабом на рис. 10.9, 10.10, 10.17, 10.19 в три раза.

Рис. 10.9 соответствует следующим условиям моделирования: спектральные плотности стационарных прямошумовых помех в пределах полосы пропускания антенно-приемного тракта поддерживались постоянными; суммарная дисперсия дельта-коррелированных шумов окружающего пространства и антенно-приемного тракта, приведенная к выходу пространственного канала направление на цель совпадает с максимумом суммарной ДН АР; коэффициенты взаимной корреляции прямошумовых помех (каждого из источников) в пространственных каналах антенно-приемного тракта ;

угловые смещения постановщиков помех, отмеченные стрелками, отношения: прямошумовая помеха/дельта-коррелированный шум и прямошумовая помеха/полезный сигнал ширина суммарной приемной .

Из рис. 10.9 видно, что в отклике антенно-приемного тракта образованы провалы, минимумы которых ориентированы на постановщики прямошумовых помех. Глубины этих провалов относительно максимума отклика равны соответственно и Форма главного лепестка отклика совпадает с формой главного лепестка

Рис. 10.9. Нормированные суммарная приемная ДН АФАР (штриховая кривая) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) при

Рис. 10.10. Нормированная суммарная приемная ДН АФАР (штриховая кривая) и отклик антенно-приемного тракта (сплошная кривая) с учетом неидентичности модулей КЧХ пространственных каналов антенно-приемного тракта расположенных несимметрично относительно опорного (восьмого) пространственного канала при Остальные условия идентичны условиям, представленным на рис. 10.9

суммарной приемной АР.

На рис. 10.10 и 10.11 представлены результаты, полученные с учетом неидентичности модулей пространственных каналов где модули каналов; - оптимальное значение модуля Рис. 10.10 соответствует отклонениям КЧХ каналов, расположенных несимметрично относительно опорного канала, а рис. 10.11 — каналов, расположенных симметрично относительно опорного канала. В случае, который иллюстрируется рис. 10.10, максимум отклика смещается относительно опорного направления, а в случае, соответствующем рис. 10.11, максимум отклика совпадает с максимум главного лепестка суммарной ДН АР, но ширина главного лепестка отклика увеличивается.

На рис. 10.12-10.16 приведены результаты моделирования в условиях, когда источники прямошумовых помех перемещаются по угловым координатам в сторону области пространства, перекрываемой главным лепестком суммарной приемной (рис. 10.12), а затем входят в эту область (рис. 10.13-10.16).

Рис. 10.11. Нормированная суммарная приемная ДН АФАР (штриховая кривая) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) с учетом неидентичности модулей пространственных каналов антенно-приемного тракта РЛС, расположенных симметрично относительно опорного (восьмого) пространственного канала при . Остальные условия идентичны условиям, представленным на рис. 10.9

Рис. 10.12. Нормированная суммарная приемная ДН АФАР (штриховая кривая) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) при попадании всех источников прямошумовых помех в область пространства, перекрывающую боковыми лепестками приемной и Остальные условия моделирования идентичны условиям, представленным на рис. 10.9

Рис 10.12 иллюстрирует результаты, полученные при неизменных значениях и различных отношениях и которые показывают, что при одновременном увеличении мощности всех трех источников помех, расположенных в области боковых лепестков суммарной приемной форма отклика антенно-приемного тракта практически не изменяется. При сближении угловых координат источников помех с областью пространства, перекрываемой главным лепестком суммарной приемной максимум отклика антенно-приемного тракта смещается в сторону, противоположную области, в которой размещены источники помех. Условия моделирования, соответствующие рис. 10.13, 10.14, отличались от условий моделирования, соответствующих рис. 10.9, только положением источников помех в пространстве.

При попадании двух постановщиков помех в область пространства, перекрываемую главным лепестком суммарной приемной форма отклика изменяется причудливым образом. Результаты, соответствующие рис. 10 15, 10.16, получены при одинаковых значениях угловых координат постановщика помех и коэффициентах Отношения прямошумовая помеха второго источника помех к первому и второго - к третьему изменялись Рис. 10.15 соответствует отношениям , а рис. 10.16 Результаты моделирования, представленные на рис. 10.17,

Рис. 10.13. Нормированные суммарная приемная ДН АФАР (штриховая линия) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) при попадании одного из источников прямошумовых помех в область пространства, перекрываемую главным лепестком приемной ДН АФАР

Рис. 10.14. Условия моделирования рис. 10.13 с другим положением источника прямошумовых помех в пространстве

получены при опадании всех источников помех в область пространства, перекрываемую главным лепестком суммарной приемной .

Рис. 10.15. Соответствует отношениям мощность прямошумовых помех источника. в раскрыве приемной антенны

Рис. 10.16. Условия моделирования рис. 10.15, при

Рис. 10.17. Нормированные суммарная приемная ДН АФАР (штриховая линия) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) при попадании всех трех источников прямошумовых помех в область пространства, перекрываемую главным лепестком приемной ДН АФАР

Рис. 10.18. Нормированная суммарная приемная ДН АФАР (штриховая кривая) и отклик антенно-приемного тракта РЛС (сплошная кривая) при Остальные условия идентичны рис. 10.9

Как и ожидалось, значение коэффициента оказывает существенное влияние на процесс формирования отклика антенно-приемного тракта РЛС Пример этого влияния иллюстрируют результаты моделирования, представленные на рис 10.18, выполненного при Остальные условия моделирования аналогичны условиям получения рис. 10.9.

Результаты моделирования процессов функционирования оптимального по критерию максимума антенно-приемного тракта при хорошо согласуются с (10 87)-(10 90).

В результате рассмотрения оптимальных по критерию максимума способов принятия решений о наличии источников пространственно-временных сигналов (целей) и их положении на фоне помех были:

1. Синтезированы оптимальные алгоритмы и структурные схемы пространственно-m-канальных антенно-приемных трактов РЛС с АФАР в различной фоно-целевой и помеховой обстановке.

2 Получены необходимые (10.81), (10.82) и достаточные: при выполнении (10.81), полезный сигнал в области частот не был подавлен, условия абсолютной инвариантности оптимальных пространственно-m-канальных РЛС с АФАР к коррелированным помехам, создаваемым одновременно независимыми друг от друга и от полезных сигналов источниками, расположенными в произвольных и заранее неизвестных точках зоны Фраунгофера АФАР РЛС.

3. Из (10.83), (10.84) следует, что абсолютная инвариантность оптимальных по критерию максимума ОП пространственно-m-канальных РЛС с АФАР, соответствующая бесконечно большому отношению полезный сигнал/помеха на выходе РЛС, физически не может быть реализована.

Однако, в реальных условиях, кроме коррелированных (прямошумовых) помех точечных источников, действующих из зоны Фраунгофера АФАР РЛС, в антенно-приемном тракте РЛС всегда присутствуют составляющие дельта-коррелированного по пространству и времени шума окружающего РЛС пространства и собственный тепловой шум, которые мешают матрице помех выродиться на любой частоте . Поэтому оптимальные пространственно-m-канальные РЛС с АФАР обеспечивают при выполнении условий (10.81) и неподавлении полезных сигналов максимально возможное в каждой конкретной фоно-целевой и помеховой обстановке отношение полезный сигнал/помеха на выходе антенно-приемного тракта РЛС, те инвариантность оптимальных пространственно-m-канальных РЛС с АФАР к коррелированным помехам.

4. Аналитические результаты исследований, проведенных в п. 10 1-10.5, хорошо согласуются с результатами математического моделирования на ЭВМ процессов функционирования оптимального

пространственно-пятнадцатиканального антенно-приемного тракта РЛС с АФАР, соответствующего алгоритмам (10.39), (10 43), приведенным в п. 10 6 и на рис. 10.9-10 18.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)