4. Первичная селекция

Под первичной селекцией понимают выделение полезного сигнала из смеси его с помехами в различных элементах радиоприемника при использовании лишь тех параметров полезного сигнала, которые обусловливаются принципом построения радиотехнического устройства. В соответствии с этим различают пространственную, поляризационную, частотную, фазовую, временную, амплитудную, структурную и комбинированную первичные селекции.

Пространственная селекция обеспечивается антенной. Чем уже ее диаграмма направленности и меньше уровень боковых лепестков, тем выше пространственная селекция. Эта селекция дает возможность вести борьбу с многоточечными помехами, т. е. помехами, создаваемыми несколькими разнесенными в пространстве источниками. Однако неизбежное наличие боковых лепестков не позволяет полностью избавиться от влияния таких помех.

Поляризационная селекция основывается на различии поляризации принимаемых сигналов и помех. Она используется для борьбы как с естественными, так и организованными помехами, особенно в радиолокационных угломерных устройствах различного назначения. Поляризационная селекция организованных помех может быть пассивной и активной. Первая из них достигается согласованием поляризации принимаемого сигнала и антенны, а вторая обеспечивается поляризационным фильтром и является эффективным средством борьбы с кросс-поляризационной помехой, которая считается универсальной для угломерных устройств.

Поляризационный фильтр представляет собой сетку из близко расположенных друг от друга параллельных проволок или металлических пластин. Эта сетка, устанавливаемая в раскрыве антенн, отражает радиоволны с плоскостью поляризации, параллельной осям проволок (или пластинам), и является прозрачной для волн с

ортогональной поляризацией. Роль поляризационного фильтра может выполнять также и отражатель антенны, если его сделать прозрачным для помеховых сигналов. Возможны и иные виды поляризационных фильтров.

Первичная частотная селекция основывается на различии спектров полезного сигнала и помех. Она обеспечивается перестройкой и максимально возможным сужением полосы пропускания приемника. В угломерных устройствах с коническим сканированием применяется, кроме того, перестройка частоты сканирования позволяющая устранять или существенно уменьшать влияние прицельных и заградительных помех по Эти помехи представляют собой непрерывный или импульсный сигнал несущей частоты, модулированный по амплитуде гармоническим напряжением с частотой или шумом, спектр которого располагается вокруг Сужение полосы пропускания приемника достигается с помощью высокочастотных систем стабилизации частоты излучаемых колебаний и подстройки частоты гетеродина в радиоприемнике, а также системами слежения за допплеровской частотой и скоростью изменения ее во времени.

Первичная частотная селекция наиболее эффективно позволяет вести борьбу с активными и пассивными маскирующими помехами. Она способствует также полному устранению или существенному уменьшению влияния отражений от подстилающей поверхности и местных предметов.

При фазовой первичной селекции учитывается различие фазово-частотных характеристик у принимаемых полезных сигналов и действующих радиопомех. Такая селекция осуществляется системами фазовой автоподстройки частоты, которые полностью подавляют помехи, ортогональные по фазе с опорным сигналом, и существенно уменьшают мощность широкополосных шумовых помех на выходе радиоприемника. Ослабление влияния широкополосных помех при фазовой селекции объясняется тем, что в составе этих помех содержатся составляющие, фазы которых совпадают и ортогональны по фазе с опорным сигналом

Первичная временная селекция основывается на возможности различать импульсные сигналы и помехи по длительности и моментам появления их во времени, а также по частоте повторения импульсов. Эта селекция осуществляется автоселекторами импульсов по длительности, их положению во времени и частоте следования.

Автоселектор импульсов по длительности пропускает сигналы, время действия которых лежит в заранее установленном диапазоне. Из-за всякого рода нестабильностей этот диапазон несколько превышает длительность используемых импульсных сигналов, что не позволяет подавлять помехи полностью.

Селекция импульсов по частоте их следования (повторения) осуществляется устройством, содержащим схему И и линию задержки. Последняя задерживает входные видеосигналы на время Задержанные и незадержанные импульсы подаются на схему И, которая пропускает лишь импульсы с периодом повторения Та и является разомкнутым ключом для помеховых импульсов, если их частота повторения не равняется Принципиально автоселекторы импульсов по частоте повторения могут работать в диапазоне не только видео-, но и радиочастот. Автоселекторы импульсов по длительности и частоте повторения пригодны для применения во всех типах радиотехнических устройств, передатчики которых излучают периодически следующие во времени импульсные сигналы с неизменными длительностями.

Первичная временная селекция импульсов по положению реализуется в импульсных автодальномерах, сигналы которых применяются для стробирования (отпирания) радиоприемников на время действия принимаемых полезных импульсов. Такие автодальномеры обеспечивают защиту как от импульсных помех, синхронных по периоду повторения с полезными импульсами, но отличающихся от последних по моментам возникновения, так и от помех типа отражения радиосигналов от протяженных целей. Возможны, например, ситуации, когда удаляющийся от РЛС самолет выбрасывает дипольные отражатели в заднюю полусферу. Цель создания помех такого типа состоит в том, чтобы принудить автодальномер, а вместе с ним и угломерное устройство РЛС автоматически сопровождать не самолет, а облако дипольных отражателей. Однако если в радиолокационном автодальномере ось следящих полустробов совмещается не с центром «тяжести» принимаемого импульсного сигнала, а с его срезом, то можно сопровождать по дальности самый удаленный отражающий объект из группы, образующей протяженную цель, и тем самым обеспечить автоматическое определение координат цели (самолета), а не облака пассивных помех Одновременно появляется возможность

защиты автодальномера и РЛС в целом от действия уводящих по дальности помех.

Отделение полезных сигналов от помех по различию их интенсивности на входе радиоприемника или какого-либо другого его элемента принято называть первичной амплитудной селекцией. Наиболее просто отсеиваются помехи, которые менее интенсивны, чем полезный импульсный сигнал на входе приемника и не совпадают с ним по времени действия. Для этого достаточно использовать ограничитель снизу. Подобный ограничитель часто полезен и в системах с непрерывными во времени полезными радиосигналами. Чтобы ограничитель снизу незначительно искажал передаваемую информацию, требуется как можно больше повышать мощность передатчика.

В импульсных радиоэлектронных системах помимо ограничителей снизу могут применяться селекторы импульсов по уровню, исключающие прохождение помеховых импульсов, амплитуда которых превышает уровень полезного сигнала. Работа селектора импульсов по уровню основана на использовании ограничителя снизу, выделяющего лишь импульсы помехи, и схемы НЕ. На эту схему подаются выходные импульсы ограничителя и смесь полезного сигнала с помехой. При одновременном действии двух сигналов на схему НЕ ее выходной эффект оказывается равным нулю, вследствие чего она пропускает только полные сигналы. В реальных условиях полное устранение помех не обеспечивается. Однако их влияние может быть существенно снижено. Амплитудная селекция достигается также методом накопления и путем углового стробирования.

Сущность метода накопления, которое пригодно для всех типов радиотехнических устройств, сводится к тому, что решение о наличии сигнала принимается не сразу после его поступления в приемник, а спустя некоторое сравнительно продолжительное время Величина выбирается так, чтобы можно было выявить статистические свойства действующей помехи, но при этом не должны заметно изменяться контролируемые параметры (угловые координаты цели, команды управления движением летательных аппаратов и т. д.).

Накопление сигнала в импульсных системах осуществляется сумматорами, а в системах с непрерывным излучением — интеграторами. Сумматоры и интеграторы уменьшают эффективность широкополосных шумовых помех.

Это объясняется тем, что накапливаемые сигналы являются когерентными, а шумы суммируются энергетически. Накопление импульсного сигнала в течение периодов его повторения улучшает отношение мощностей сигнала и шумовой помехи в раз по сравнению с тем, что имеет место на входе сумматора (или интегратора); причем для интегратора эквивалентом является величина где — время корреляции помех. Доказательство сделанного утверждения можно найти в гл. 7 данной книги, а также в [185].

Наряду с временным накоплением, о чем речь шла выше, возможно частотное и кодовое дублирование. Если при временном дублировании сигналы передаются последовательно во времени, то частотное дублирование характеризуется передачей данного сообщения одновременно на нескольких несущих или поднесущих частотах. При кодовом дублировании каждое сообщение отображается соответствующей кодовой комбинацией импульсов, которая одновременно или последовательно во времени повторяется раз.

Угловое стробированне является средством, обеспечивающим повышение разрешающей способности радиотехнического устройства по угловым координатам благодаря специальной обработке сигналов в приемнике. Поэтому появляются дополнительные возможности борьбы с радиопомехами. Сущность метода углового стробирования поясним на примере защиты угломерного радиотехнического устройства от действия на него двухточечной мерцающей помехи. При этом считаем, что осуществляется выключение следящей системы угломера на время излучения передатчиком помех, расположенным на цели, которую не нужно сопровождать по направлению или поражать самонаводящейся ракетой. Факт излучения передатчиком помех устанавливается следующим образом.

При отсутствии мерцающей помехи определение угловых координат осуществляется сравнительно точно и сигнал рассогласования в следящей системе близок к нулю. Таким он остается практически и при включении передатчика помех, совмещенного пространственно с пеленгуемой целью. Как только начинает работать передатчик помех, расположенный вне пеленгуемой цели, величина сигнала рассогласования резко возрастает. Это фиксируется амплитудным селектором и используется для выключения следящей системы угломера. В момент окончания работы передатчика помех сигнал рассогласования уменьшается и следящая система

снова замыкается. Возможны и иные пути реализации метода углового стробирования.

Структурная селекция основывается на различии структуры помех и полезных сигналов. При этом структура последних зависит от используемых видов модуляции. Так, известные в радиолокации импульсные сигналы с линейной частотной модуляцией несущей частоты, позволяют реализовать принцип сжатия в приемной установке. В соответствии с этим принципом импульс большой длительности с заранее известным законом изменения его несущей частоты преобразуется в узкий импульс. Поскольку отдельные полуволны полезного импульса связаны между собой жесткой функциональной зависимостью, а помехи (например, шумовые) являются случайными, накопление последних в процессе сжатия происходит относительно слабо В то же время амплитуда узкого импульса существенно возрастает по сравнению с амплитудой широкого импульса.

В полном объеме структурная селекция может быть реализована лишь с помощью систем, осуществляющих распознавание образов (сигналов). В настоящее время развитие таких систем находится в начальной стадии.

Комбинированная первичная селекция представляет собой различные совокупности рассмотренных выше селекций и может быть частотно-временной, пространственно-временной, пространственно-частотной и т. д. На практике комбинированная первичная селекция используется очень часто.