ГЛАВА ВТОРАЯ. ВОЗДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ НА ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

§ 2.1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Радиоприемное устройство является обязательной составной частью любого радиолокатора. При этом в пределах одной радиолокационной станции часто один и тот же приемник используется для выполнения самых различных функций, связанных с обнаружением, измерением координат и слежением за каким-либо параметром цели.

Приемное устройство в сильной степени подвержено воздействию помех различного вида и флюктуаций отраженного от цели сигнала, при этом оно преобразует сигнал и помехи таким образом, что их характеристики на выходе оказываются значительно измененными и зависящими от выбора параметров приемника. Поэтому при анализе систем радиолокационного обнаружения и измерения необходимо знать характеристики сигналов и помех на выходе приемника или отдельных его элементов.

Приемные устройства различаются в зависимости от выполняемых ими функций и вида принимаемого сигнала. Так, могут быть приемники (когерентного и некогерентного, импульсного и непрерывного сигналов. Конечно, трудно описать все возможные модификации схем приемных устройств. (Схемы, применяющиеся в различных каналах радиолокатора, будут приведены в последующих главах. Однако, несмотря на различие видов приемников, многие элементны, из которых они строятся, оказываются одинаковыми, изменяются лишь требования к ним. Остановимся вкратце на элементах приемника. К ним относятся входные высокочастотные

устройства, включающие в себя волноводные тракты и пре селекторы. Многие современные приемные устройства имеют усилители высокой частоты, построенные на основе параметрических усилителей, молекулярных усилителей или усилителей на лампах бегущей волны. Обязательными элементами радиолокационных приемников являются смесители, в которых происходйт преобразование спектра сигнала за счет взаимодействия напряжений сигнала и гетеродина. Существенной особенностью приемников когерентного сигнала является то, что напряжение гетеродинов жестко связано по фазе с зондирующим сигналом. Обычно это достигается тем, что гетеродины и передатчик станции имеют в качестве общего источника кварцованный генератор. Кроме этого, возможно применение когерентного гетеродина, фазируемого от передатчика. При некогерентном приеме такой жесткой связи между зондирующим сигналом и напряжением гетеродина нет, и в качестве гетеродинов в этом случае обычно используются клистронные генераторы.

Большинство современных (приемников имеет усилители промежуточной частоты (УПЧ). Исключение составляют приемники прямого усиления, которые в радиолокации применяются сравнительно редко ввиду их низкой чувствительности. В некогерентных импульсных приемниках полоса пропускания УПЧ выбирается согласованной со спектром принимаемых импульсов (или шире). В оптимальных приемниках импульсного когерентного сигнала, как будет видно из дальнейшего, УПЧ должен состоять минимум из двух усилителей. Первый усилитель — широкополосный, в нем осуществляется стробирование сигнала. Второй усилитель — узкополосный с полосой пропускания, согласованной со спектром флюктуаций принимаемого сигнала.

После прохождения через УПЧ сигнал детектируется вторым детектором и поступает на вход видеоусилителя в импульсных некогерентных приемниках или усилителя низкой частоты в когерентных приемниках. С выхода этих усилителей сигнал поступает в различные каналы радиолокатора, предназначенные для обнаружения целей, измерения дальности, углов и т. п.

В радиолокаторах, использующих для измерения углов принцип мгновенного амплитудного сравнения

сигналов, приемное устройство состоит обычно из трех идентичных каналов. Сигналы с выходов УПЧ этих каналов подаются на фазовые детекторы, на выходе которых вырабатываются напряжения, пропорциональные угловым рассогласованиям направления на цель относительно равносипнального направления. Фазовые детекторы применяются также в каналах измерения скорости цели, станций с когерентным излучением и в системах автоподстройки частоты.

Наконец, большинство современных приемных устройств имеет систему автоматической регулировки усиления (АРУ). Для различных типов приемных устройств система АРУ может быть выполнена по-разному. Однако при исследовании воздействия системы АРУ на характеристики сигнала приемное устройство с АРУ можно представить в виде эквивалентной схемы, общей для многих случаев.

Целесообразно предварительно изложить вопросы воздействия сигналов и помех на перечисленные элементы радиоприемного устройства, поскольку они являются общими для большинства последующих глав. Кроме того, полезно ввести определенные идеализации для характеристик элементов приемного устройства и оговорить пределы их применимости, с тем чтобы затем широко пользоваться такими идеализированными характеристиками. Эти вопросы представляют собой содержание настоящей главы. Конечно, она никак не претендует на сколько-нибудь полное изложение всех вопросов воздействия помех на приемные устройства. Специалисты по радиоприемным устройствам могут остаться неудовлетворенными тем, что по отношению к отдельным элементам приемника принимаются слишком грубые идеализации. Однако следует иметь в виду, что часто это делается в целях упрощения анализа радиолокационных систем в целом, который проводится в последующих главах. Заметим, что изложенный материал может представлять и самостоятельный интерес при рассмотрении воздействия помех совместно с полезным сигналом на приемное устройство.

При изложении широко используются результаты анализа воздействия случайных процессов на элементы радиоприемного устройства, которые содержатся в

работах В. И. Бунимовича [24], Б. Р. Левина [17], С. О. Райса [25] и др. Ввиду ограниченности объема подробные математические выкладки опускаются, а приводятся лишь окончательные выражения и путь их получения. Наряду с уже известными результатами в главе содержится и оригинальный материал, относящийся к вопросам воздействия случайных сигналов и помех на приемное устройство с автоматической регулировкой усиления.

Прежде чем перейти к анализу прохождения сигналов и помех через отдельные элементы приемного устройства, рассмотрим вопрос о шумах в приемнике.