5.4. КОМПЕНСАЦИЯ ПОМЕХ С ПОМОЩЬЮ ДВУХБАЛАНСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1. Схема двухбалансного преобразователя и принцип компенсации помех

Двухбалансный преобразователь, функциональная схема которого показана на рис. 5.29, по существу представляет собой устройство однополосного детектирования, предложенное нашим соотечественником Момотом Е Г. в 1937 г. [115].

Этот преобразователь обеспечивает борьбу с широкополосными шумовыми помехами и хорошо известен в технике радиолокации при использовании непрерывных монохроматических и частотно-модулированных зондирующих сигналов [30, 116, 147]. Он содержит балансные смесители фазовращатели сумматор 2 (или вычитающее устройство и фильтр выделяющий сигнал допплеровской частоты.

На балансный смеситель поступает смесь полезного сигнала и помехи вырабатываемая усилителем промежуточной частоты сопр в радиолокационном приемнике, и опорное напряжение с частотой сопр, характеризующее излучаемый радиолокационным передатчиком сигнал. Входным напряжением является смесь «см и сигнал возникающий в результате прохождения через Фазовращатели и изменяют фазы поступающих на них сигналов

Однобалансный преобразователь отличается от двухбалансного отсутствием и 2 (или

Принцип компенсации помех двухбалансным преобразователем рассмотрим на примере РЛС, излучающей монохроматический сигнал, который отражается от цели, приближающейся

Рис. 5.29.

к РЛС с постоянной радиальной скоростью. В таких условиях

где амплитуды полезного и опорного напряжений; начальная фаза.

Для наглядности изложения спектральную плотность помехи , действующей на выходе УПЧ, будем считать неизменной в пределах полосы пропускания УПЧ, а мгновенное значение напряжения запишем в следующем виде:

Здесь полоса пропускания частотный интервал между соседними гармоническими составляющими напряжения амплитуда гармонической составляющей напряжения начальные фазы.

Так как дисперсия напряжения помехи а из формулы (5.4.3) следует, что величина а равна

Отсюда видно, что характеризует по существу интенсивность помехи в полосе частот

Балансные смесители и осуществляют операцию умножения входных сигналов и формируют напряжение, фаза которого равна разности фаз сомножителей. Вследствие этого на выходе с коэффициентом передачи будем иметь

С помощью фазовращателя который, как и считается идеальным, создается напряжение

Поэтому для напряжения вырабатываемого балансным смесителем с коэффициентом передачи получим

Следовательно, выходное напряжение фазовращателя будет равно

На выходе сумматора (2) получается сигнал

Анализ этого выражения показывает, что составляющие помехи с частотами компенсируются двухбалансным преобразователем. Если бы вместо сумматора использовалось вычитающее устройство, то компенсировались составляющие шума с частотами сопр а вместе с ними и полезный сигнал допплеровской частоты.

Чтобы сравнить помехоустойчивость двухбалансного и однобалансного преобразователей найдем отношения эффективных мощностей сигнала и помех на выходах каждого из этих преобразователей.

Эффективная мощность полезного сигнала после прохождения им фильтра пропорциональна

где коэффициент передачи фильтра, для которого амплитудно-частотная характеристика при определяется соотношением полоса пропускания фильтра.

Мощность помехи на выходе фильтра является линейной функцией дисперсии помехового напряжения вырабатываемого этим фильтром. С учетом полос пропускания при определении из формулы (5.4.8) необходимо учитывать изменения не до а причем предполагается, что такая величина, на которую и делятся без остатка. Поэтому

Подставив сюда значения получим

Следовательно,

В однобалансном преобразователе эффективная мощность полезного сигнала определяется из соотношения (5.4.5) и оказывается пропорциональной величине

Дисперсия напряжения помех на выходе фильтра в том же однобалансном преобразователе, вычисляемая также по формуле (5.4.5), составляет

Поэтому

Сравнение соотношений (5.4.11) и (5.4.14) показывает, что за счет компенсации помех с равномерной спектральной плотностью помехоустойчивость двухбалансного преобразователя по критерию отношения мощностей полезного сигнала и помехи вдвое больше однобалансного.

В реальных условиях спектральную плотность помехового напряжения на выходе УПЧ радиолокационного

приемника обычно нельзя считать равномерной, а передатчик РЛС часто формирует частотно-модулированный сигнал. В этих условиях недостаточно ограничиться приближенным исследованием влияния помех, а требуются более точные методы анализа помехоустойчивости однобалансных и двухбалансных преобразователей. Поэтому в дальнейшем сравним помехоустойчивость этих двух типов преобразователей, предполагая, что в передатчике РЛС вырабатывается напряжение ипрд с двойной частотной модуляцией, т. е.

где амплитуда и несущая частота напряжения индексы частотной модуляции; и частоты двух гармонических модулирующих напряжений.

Оценка влияния помех на однобалансные и двухбалансные преобразователи при учете сигнала (5.4.15) позволяет получить необходимые результаты для тех же преобразователей в РЛС с частотной модуляцией несущего колебания одним гармоническим сигналом или и в РЛС без частотной модуляции