Глава 7. ВРЕМЕННАЯ И АМПЛИТУДНАЯ СЕЛЕКЦИИ

7.1. ВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Временная селекция полезных импульсных сигналов на фоне помех основана на отличии селектируемых импульсов от импульсов помех по временному положению (фазе), частоте повторения и длительности.

Для импульсных РЭС наряду с шумовыми помехами достаточно универсальными считаются хаотические импульсные помехи (ХИП). Последние часто образуются в приемном устройстве из поступающих на его вход шумовых помех.

В дальнейшем рассматривается защита от ХИП с помощью упомянутых способов временной селекции.

1. Селекция импульсов по временному положению

Под селекцией импульсов по временному положению понимают выделение почти периодической последовательности импульсов, смещенных относительно опорных импульсов на некоторый временной интервал. Этот временной интервал является медленно меняющейся функцией времени, так что за время следования опорных импульсов он меняется незначительно.

Временная селекция достигается благодаря использованию автоматической системы, осуществляющей слежение за временным положением импульсов селектируемой последовательности — системы автоматической временной селекции по временному положению. Удобно различать две группы таких систем в зависимости от того, имеются ли в месте приема опорные импульсы или они отсутствуют. Типичным примером системы первой группы может служить система автоматического сопровождения по дальности (АСД) в импульсной радиолокационной станции

Рис. 7.1.

(импульсный автодальномер). К системам второй группы относится, в частности, автоматический индикатор дальномерно-разностной радионавигационной системы [166].

Особенности построения систем автоматической временной селекции рассмотрим на примере системы АСД при наличии опорных импульсов. Функциональная схема такой системы (рис. 7.1) состоит из временного различителя промежуточных элементов (фильтр нижних частот, корректирующие цепи, интегратор) и устройства временной задержки с которого на временной различитель подаются следящие импульсы. Во временном различителе, соединенном с приемником вырабатывается напряжение зависящее от временного рассогласования между осью подлежащих селекции импульсов И (рис. 7.2), и осью следящих импульсов Последние задерживаются относительно опорных импульсов (ОИ) последовательности на время пропорциональное управляющему напряжению снимаемому с промежуточных элементов, т. е.

Здесь начальная временная задержка, соответствую Без ограничения общности можно принять

Рис. 7.2,

Таким образом, на УВЗ можно смотреть как на преобразователь с коэффициентом Временной различитель — сравнивающий элемент системы, который действует в течение короткого (по сравнению с времени и осуществляет преобразование временного рассогласования в напряжение . В зависимости от характера этого преобразования временные различители делятся на пропорциональные и интегрирующие. В первом случае для малых значений напряжение после прохождения группы импульсов пропорционально рассогласованию в предшествующий период, т. е.

Во втором случае рассогласованию пропорционально приращение напряжения, которое имеет место на выходе BP после прохождения очередной группы импульсов:

так что

Принципы построения и устройство ВР широко известны (см., например, [86, 190, 155, 134]).

В интервалах между импульсами напряжение либо медленно убывает (за счет естественной утечки запоминающих конденсаторов), либо сохраняется неизменным. В последнем случае перед приходом очередной группы импульсов во ВР пропорционального типа происходит сброс напряжения на нуль. Интегрирующий же ВР действует при идеальном запоминании как дискретный фиксатор нулевого порядка.

ВР любого типа является устройством, где линейный участок характеристики имеет сравнительно малую протяженность, не превышающую 2—3 длительностей селектируемого импульса. За пределами раствора характеристики, когда следящие и селектируемый импульсы выходят из «зацепления», (или Дивр Это свойство ВР положено в основу селекции по временному положению входных импульсов.

Следящая система действует так, что временное рассогласование поддерживается небольшим, и всякое изменение влечет за собой такое изменение соответственно при котором следящие импульсы, вырабатываемые в УВЗ, смещаются в сторону уменьшения

В типовом случае система АСД содержит два интегратора со стабилизирующей цепью. При этом чаще всего используется интегрирующий BP и дополнительный интегратор в ПЭ; реже применяют пропорциональный BP и два интегратора в ПЭ.

Временная селекция обеспечивается подачей в приемник специального селекторного импульса (СИ) (рис. 7.2), вырабатываемого в УВЗ. Приемник все время заперт и отпирается только на время поступления СИ. Последний перемещается вместе со следящими импульсами. Его длительность выбирается так, чтобы не деформировать дискриминационную характеристику BP. Обычно длительность СИ близка к суммарной длительности следящих импульсов.

На вход BP системы АСД должны подаваться импульсы постоянной амплитуды, поскольку в противном случае коэффициент передачи системы будет непостоянным. Если информация, которую несет последовательность селектируемых импульсов, заключена в их амплитуде (например, в системах с коническим сканированием), удобно установить еще один селекторный каскад (СК), на который с УВЗ подается отпирающий импульс С, лишь немного превосходящий по длительности селектируемые импульсы.

Таким образом обеспечивается подавление импульсов, не попадающих в раствор характеристики BP. Заметим, что система АСД помимо исключения несинхронных импульсных помех дает определенный выигрыш в отношении флуктуационных шумов.

Рассматриваемая следящая система относится к классу импульсных систем автоматического регулирования. Однако параметры большинства практических систем таковы, что импульсная система может быть заменена непрерывным динамическим эквивалентом, который имеет близкие (практически такие же) характеристики.

Структурная динамическая схема эквивалентной непрерывной системы с двумя интегрирующими элементами имеет вид, показанный на рис. 7.3 [88, 190, 155]. Здесь коэффициент передачи пропорционального BP или динамического эквивалента интегрирующего BP,

связанного с параметром интегрирующего BP соотношением В качестве стабилизирующей цепи здесь использована форсирующая цепь с передаточной функцией

Второй интегратор установлен за форсирующей цепью, непосредственно перед УВЗ с коэффициентом передачи

Передаточная функция замкнутой системы, характеризующая связь между заданным и измеренным системой временным положением селектируемого импульса

Здесь коэффициент передачи системы.

Перечислим основные динамические особенности системы. Она обладает астатизмом второго порядка и, следовательно, не имеет в установившемся режиме ошибок, если только меняется по линейному закону или является постоянной величиной. В случае, когда меняется с постоянным ускорением а, установившаяся ошибка Эквивалентная односторонняя (шумовая) полоса системы

пропорциональна (при ). Для получения благоприятной переходной характеристики желательно выбирать что приводит к соотношению

В отношении широкополосных флуктуационных помех сравнительно небольшого уровня (когда практически не выходит за границы линейного участка характеристики BP) и при условии, что селектируемые импульсы на входе

Рис. 7.3.

BP не ограничиваются, дисперсия ошибки временного положения следящих импульсов равна [88]

где

Здесь — амплитуда селектируемых импульсов; длительность следящих импульсов; дисперсия шумового напряжения на входе BP.

При помехах большого уровня в системе АСД может наступить срыв слежения. Основные закономерности срыва в системах АСД сходны с теми, которые имеют место для систем АСЧ. Отметим, что благодаря астатизму второго порядка вероятность образования значительного установившегося постоянного рассогласования в системе АСД меньше, чем в системе с астатизмом первого порядка, вследствие чего снижается вероятность срыва слежения.

Для увеличения помехоустойчивости системы при наличии пассивных помех, а также при сопровождении групповых целей используется слежение за фронтом или срезом импульса (или за фронтом и срезом совместно) (9]. Для этого селектируемые импульсы пропускаются предварительно через фильтр верхних частот с малой (по сравнению с длительностью фронта или среза) постоянной времени, например, через дифференцирующую цепь. Затем строится система с двумя следящими импульсами, сопровождающими образованный в результате дифференцирований положительный импульс (слежение за фронтом) или отрицательный импульс (слежение за срезом). Это иллюстрируется временными диаграммами рис. 7.4.

Рис. 7.4.