Принцип когерентной оптимальной обработки на видеочастоте

В силу своей простоты широко используются схемы ко­герентной обработки на видеочастоте с череспериодным вычи­танием. Видеочастотная схема в принципе может быть выполнена оптимальной и осуществлять те же самые опера­ции, что и схема обработки на промежуточной ча­стоте.

На рис.4.89 пунктиром выделена часть схемы на промежуточ­ной частоте, которая будет переводиться на видеочастоту. Если импульсная характеристика схемы череспериодного вычитания в полосе частот сигнала описывается выражением

то частотную характеристику этого фильтра можно представить в виде

(4.50)

Используя формулу Эйлера, интеграл сводим к сумме интегра­лов

где

На выходе ГПФ образуется напряжение, огибающая которого соответствует выходному напряжению линейного детектора

Полученным соотношениям соответствует схема, представлен­ная на рис. 4.90, б. В этой схеме напряжение с выхода оптималь­ного фильтра одиночного импульса y(t) поступает на два умножи­теля, на которые поданы квадратурные гармонические колебания на несущей частоте f₀. После умножителей стоят гребенчатые фильтры подавления на видеочастоте с импульсными характери­стиками V(t) и частотными характеристиками Kv(f) (рис.4.90, в). На выходе этих фильтров получаются напряжения W₁(t) и W₂(t)

После операции извлечения квадрат­ного корня из суммы квадратов этих напряжений получается на­пряжение W(t)_, такое же, как на выходе схемы обработки на про­межуточной частоте.

На рис.4.90, а показана частотная характеристика гребенча­того фильтра подавления промежуточной частоты. Последний вме­сте с детектором обеспечивает ту же обработку, что и квадратур­ная схема (рис.4.90, б) при частотной характеристике фильтров видеочастоты, представленной на рис. 4.90, в.

На выходе каждой видеочастотной цепи действует только видеочастотная составляющая. Эта составляющая зависит не только от амплитуды поступающего на умножитель напряжения, но и от его фазы по отношению к опорному напряжению, т. е. каждый ум­ножитель ведет себя как фазочувствительный детектор.

Подобный же результат может дать схема фазочувствительного детектирования, показанная на рис.4.91, а, соответственно в не­балансном и балансном варианте, если амплитуда опорного напря­жения, подаваемого на эту схему, . Например, для схемы (рис.4.91, а) переменное напряжение, снимаемое с разделитель­ного конденсатора, в соответствии с векторной диаграммой (рис.4.91, б) составит

,

Где при сделанном допущении

В качестве гребенчатого фильтра подавления на видеочастоте (так же, как и на промежуточной) могут использоваться схемы череспериодного вычитания с элементами памяти на линиях за­держки, потенциалоскопах и т. д. Устройства памяти должны хранить отраженный сигнал в течение одного или нескольких пе­риодов следования импульсов, который для РЛС

обнаружения составляет несколько миллисекунд

В заключении приводится классификация систем подавления помех (рис.4.92).

В последующих разделах будут рассмотрены ряд особенностей, возникающих при реализации систем СДЦ.

Особенности систем СДЦ

Понятие слепого направления.

Подобная ситуация может возникнуть в том случае, если объект движется (скорость может быть значительной) по окружности относительно РЛС. С течением времени расстояние Д не меняется. Радиальная составляющая скорости u_р равна 0, следовательно и частота Доплера также равна нулю. Ситуация аналогична случаю неподвижного объекта. На выходе фазового детектора образуется последовательность импульсов с постоянной амплитудой и полярностью и компенсационная аппаратура такие сигналы исключит из обработки. Таким образом, движущийся воздушный объект будет потерян. Для исключения такого случая необходимо выключить систему СДЦ.

«Слепые» фазы.

При работе когерентно-импульсной аппаратуры напряжение когерентного гетеродина превышает напряжение сигнала, амплитуда видеоимпульсов на выходе фазового детектора будет определяться следующим образом:

,

где j – разность фаз опорного напряжения когерентного гетеродина и начальной фазой отраженного импульса.

Устройство ЧПВ реагирует на изменение U_ФД, а следовательно, при фиксированной амплитуде сигнала U_c на изменение разности фаз j. Чувствительность системы к изменению разности фаз определяется выражением

(4.51)

На рис.4.93 изображены характеристики фазового детектора и его чувствительности.

Таким образом, чувствительность ФД изменяется во времени с доплеровской частотой. Провалы чувствительности имеют место при разности фаз j=kp, где k = 0, 1, 2, … Такие фазы называются «слепыми». Они повторяются через интервалы времени Т=1/F_Д. В точках «слепых» фаз достаточно значительные изменения разности фаз не приводят к аналогичному изменению амплитуды импульсов на выходе фазового детектора. В этих областях сигналы могут быть подавлены в компенсационной аппаратуре.

Если подобрать амплитуду опорного напряжения когерентного гетеродина так, чтобы U_кг=U_с, то

.

В этом случае провалы чувствительности будут возникать при j=2kp, т.е. в два раза реже, чем в предыдущем случае. Чтобы избавиться от провалов чувствительности до нуля следует применить балансный детектор (рис.4.94).

При U_кг=U_с амплитуды напряжений, приложенных к каждому из диодов, для случая 0 < j < p равны:

;

На выходе балансного детектора напряжение равно:

.

Для случая p < j < 2p

.

Чувствительность системы

.

Чувствительность системы уменьшается до 0,7 от максимума, но нулевые провалы полностью отсутствуют.

Более эффективным средством борьбы со «слепыми» фазами является переход к квадратурной системе СДЦ, структурная схема которой изображена на рис.4.95.

При таком построении используются два фазовых детектора, на которые подаются сдвинутые по фазе на 90⁰ опорные напряжения.

После каждого из детекторов имеется свой подавитель с ЧПВ. В результате огибающая импульсов в одном из каналов оказывается промодулированной по синусоидальному закону, а в другом по косинусоидальному. Если теперь вместо двухтактных детекторов использовать в каждом канале квадратичный детектор, сложить полученные напряжения и далее произвести операцию извлечения корня, то провалы чувствительности одного канала компенсируются повышенной чувствительностью другого. Пачка импульсов оказывается неискаженной (рис.4.96).

Аналогичным свойством обладает система СДЦ на промежуточной частоте.