Способ компенсации помех и радиолокационная станция для его осуществления

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе, ответных помех.

Большие проблемы работе РЛС создают преднамеренные активные, в том числе, импульсные помехи [Справочник. Радиотехнические системы. Основы построения и теория. Под редакцией Я.Д. Ширмана гл. 6.4.1, с. 79], воздействующие на РЛС по главному лучу и боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА) [Защита от радиопомех, под ред. М.В. Максимова, М. Сов. Радио, 1976 г, с. 60]. Импульсные помехи энергетически более выгодны для постановщика, так как при небольшой средней мощности импульсная мощность помехи может значительно превышать уровень непрерывной помехи. В результате действия импульсных помех происходят ложные обнаружения целей. При достаточно большой мощности помехи она обнаруживается не только в главном луче, но и при приеме с бокового направления боковыми лепестками ДНА, в результате чего при частоте следования импульсов значительно превышающей частоту зондирования создается большое число ложных сигналов (отметок) хаотических или неподвижных, в простейшем случае, либо движущихся с установленной постановщиком помехи скоростью, в случае синхронной ответной помехи. Во всех случаях импульсы помехи воспринимаются как отраженные от целей, поэтому по ним выполняют захват и завязку трассы [С.З. Кузьмин - Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации стр. 109] с последующим ее сбросом, в случае несинхронной помехи, или ведением ложной трассы, в случае синхронной помехи с изменяющейся задержкой. В результате ответная помеха приводит к перегрузке устройств РЛС.

Известен способ защиты РЛС от синхронных помех путем их распознавания [патент RU №2556705]. Способ основан на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного порога, который устанавливают в каждом интервале дальности. По сигналам, превысившим этот порог, определяют признаки помехи, по которым обнаруживают ее и селектируют в зоне действия радиолокационной станции.

Суть работы устройства и способа для защиты от импульсных помех, основывается на том, что на выходе приемника устанавливают два порога (Фиг. 1), основной порог для обнаружения целей и дополнительный порог для обнаружения помехи. Уровень дополнительного порога устанавливают для каждого интервала дальности (Dj) таким, чтобы вероятность превышения этого порога сигналом, отраженным от реальной цели на этой дальности, равнялась допустимой вероятности принятия этого сигнала за помеху, или чтобы вероятность принятия помехи за сигнал была бы не выше допустимой, если известен уровень помехи. При этом считают все сигналы, превысившие этот порог помехой, используют их для определения ее признаков и последующей селекции помехи на всех интервалах дальности.

В качестве признака помехи так же используют признак равенства уровней сигналов на всех интервалах дальности уровню сигналов, превысивших дополнительный порог.

Недостаток известного способа состоит в том, что при наложении более мощного импульса помехи, принимаемого с бокового направления на отраженный сигнал от цели, принимаемый главным лучом, отраженный сигнал будет принят за помеху. Чтобы выделить отраженный сигнал из смеси с помехой необходимо ее компенсировать.

Известен наиболее близкий к предлагаемому способ компенсации непрерывных помех [Справочник. Радиотехнические системы. Основы построения и теория. Под редакцией Я.Д. Ширмана, гл. 25.4.2, с. 436], основанный на приеме сигналов двумя приемными каналами - основным и дополнительным, автоматической настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помехи. Это достигается тем, что в процессе управления в автокомпенсаторе происходит выравнивание амплитуды и фазы только коррелированной части сигналов основного и дополнительного каналов с последующим их вычитанием. Исключение возможности подавления отраженного от цели сигнала при этом достигается за счет отличительного признака сигнала и помехи, заключающегося в различной протяженности во времени непрерывной помехи и сравнительно коротких отраженных от цели сигналов. Благодаря этой разнице подстройка параметров автокомпенсатора на помеху происходит за время, большее чем длительность отраженного от цели сигнала. Поэтому автокомпенсатор не может компенсировать отраженный от цели сигнал, но при этом автокомпенсатор не может компенсировать и импульсные помехи.

Известно наиболее близкая к предлагаемой РЛС [там же гл. 25.4.3, с. 436] (фиг. 2), содержащая основную 1 и дополнительную 2 антенны, два приемных канала - основной (ОК) 3 и дополнительный (ДК) 4, автокомпенсатор 5 и синхронизатор 6, вход-выход основной антенны 1 соединен с входом ОК 3, выход дополнительной антенны 2 соединен с входом ДК 4, выходы ОК 3 и ДК 4 соединены с первым и вторым входами автокомпенсатора 5 соответственно, выход синхронизатора 6 соединен с третьим входом автокомпенсатора.

РЛС, осуществляющая известный способ, работает следующим образом. Непрерывная помеха, принятая основной антенной 1 и антенной 2, поступает через основной канал 3 и дополнительный канал 4 на первый и второй входы автокомпенсатора 5 соответственно. В автокомпенсаторе происходит автоматическое выравнивание амплитуды и фазы помехи, принятой основным и дополнительным каналами, и их вычитание. При этом на выходе автокомпенсатора 5 происходит компенсация помехи. Синхронизатор 6 задает последовательность периодов повторения зондирующего импульса.

Постоянную времени срабатывания автокомпенсатора выбирают много большей, чем длительность отраженного зондирующего импульса, для того, чтобы автокомпенсатор за время действия отраженного сигнала не успевал его скомпенсировать. Это исключает возможность подавления сигнала от цели, но это и не позволяет компенсировать импульсную помеху, поскольку ее протяженность во времени совпадает с протяженностью сигнала. Поэтому автокомпенсаторы не применяют для компенсации импульсных помех.

Недостаток наиболее близкого известного способа состоит в том, что способ не обеспечивает компенсации импульсных помех.

Таким образом, решаемой технической проблемой (техническим результатом) является компенсация импульсной помехи, при исключении компенсации сигналов, отраженных от цели.

Техническая проблема компенсации импульсной помехи решается на основе распознавания импульсов помехи по признакам, отличающим импульсы помехи от сигналов, и настройке автокомпенсатора только на распознанные импульсы помехи, за счет использования известных способов распознавания ответной помехи [патент RU №2556705].

Поставленная проблема (технический результат) решается тем, что в способе компенсации помех радиолокационной станции, основанном на приеме сигналов основным и дополнительным каналами, на настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помех, согласно изобретению устанавливают основной порог обнаружения и превышающий его дополнительный порог, который устанавливают в каждом интервале дальности, сигналы, превысившие этот порог считают помехой, по этим сигналам настраивают параметры автокомпенсатора.

Поставленная проблема (технический результат) решается так же тем, что согласно изобретению по сигналу, превысившему дополнительный порог, формируют строб, которым включают автокомпенсатор.

Поставленная проблема (технический результат) решается так же тем, что согласно изобретению в следующем периоде после настройки параметры автокомпенсатора не изменяют и компенсируют все сигналы, превысившие основной порог, на которые был настроен автокомпенсатор в предыдущем периоде.

Поставленная проблема (технический результат) решается тем, что в радиолокационную станцию для осуществления способа компенсации помех, содержащую основную антенну, дополнительную антенну, основной и дополнительные каналы, автокомпенсатор, синхронизатор, вход-выход основной антенны соединены с входом основного канала, выход дополнительной антенны соединен с входом ДК, выход ДК соединен со вторым входом автокомпенсатора, первый выход синхронизатора соединен с третьим входом автокомпенсатора согласно изобретению введены основное и дополнительное пороговые устройства и устройство стробирования, выход ОК соединен с входами ОПУ и ДПУ, выход ДПУ соединен с первым входом устройства стробирования, второй вход ДПУ и второй вход устройства стробирования соединены со вторым выходом синхронизатора, а выход соединен с четвертым входом автокомпенсатора, выход ОПУ соединен с первым входом автокомпенсатора.

Суть работы заявляемого способа и устройства для защиты от импульсных помех, основывается на том, что на выходе ОК устанавливают два порога (фиг. 3) ОПУ для обнаружения целей и ДПУ - для обнаружения помехи. Уровень порога ДПУ устанавливают для каждого интервала дальности таким, чтобы вероятность превышения этого порога сигналом, отраженным от реальной цели на этой дальности, равнялась допустимой вероятности принятия этого сигнала за помеху, или чтобы вероятность принятия помехи за сигнал была бы не выше допустимой. При этом считают все сигналы, превысившие этот порог, помехой и осуществляют их компенсацию в импульсном режиме. Для этого этими импульсами включают устройство стробирования, которое формирует стробы для включения автокомпенсатора. Автокомпенсатор во время действия строба осуществляет настройку параметров, точность которой увеличивается при последовательном действии стробов, что обеспечивает подавление импульсов ответной помехи. В следующем периоде синхронизатор выключает устройство стробирования, параметры автокомпенсатора в этом периоде не изменяются, поэтому автокомпенсатор компенсирует все сигналы с параметрами, на которые он был настроен в предыдущем периоде. Таким образом, автокомпенсатор за счет стробирования позволяет компенсировать только импульсную помеху, принимаемую боковыми лепестками диаграммы направленности основной антенны (ДНА) с направления на постановщик помехи.

Отраженные от цели сигналы отличаются от сигналов ответной помехи и фазой, и амплитудой из-за разных угловых положений цели и постановщика помехи и поэтому не могут быть скомпенсированы.

Изобретения иллюстрируется чертежами:

фиг. 1 - диаграмма распределения уровней помехи и сигналов по дистанции относительно порогов;

фиг. 2 - схема РЛС для осуществления способа - прототипа;

фиг. 3 - схема РЛС для осуществления заявленного способа.

На фиг. 1 показана зависимость уровня сигнала, отраженного от цели в зависимости от расстояния до нее. При этом сигнал обнаруживается, если он превышает основной порог. Здесь же показана зависимость уровня дополнительного порога, при котором гарантировано исключено его превышение сигналом, отраженным от цели. Сигналы помехи не зависят от дальности (постановщик не меняет своего местоположения), их уровень постоянно выше основного порога, а на определенной дальности (D₁, D₂) они превышают и дополнительный порог. Это является признаком помехи, по этим сигналам настраивают параметры автокомпенсатора.

Заявленная РЛС для осуществления способа компенсации помехи, приведенная на фиг. 3, содержит основную антенну 1 и дополнительную антенну 2, основной канал 3 и дополнительный канал 4, автокомпенсатор 5, синхронизатор 6, устройство стробирования 9, вход-выход антенн 1 и выход антенны 2 соединены соответственно к входам каналов ОК 3 и ДК 4, выход ОК 3 соединен с входами ОПУ 7 и ДПУ 8, выход ОПУ 7 соединен с первым входом автокомпенсатора 5, выход ДК 4 соединен со вторым входом автокомпенсатора 5, выход ДПУ 8 соединен с входом устройства стробирования 9, выход которого соединен с четвертым входом автокомпенсатора 5, первый выход синхронизатора 6 соединен третьим входом автокомпенсатора 5, а второй выход соединен со вторым входом устройства стробирования 9 и вторым входом ДПУ 8.

Рассмотрим более подробно осуществимость способа (фиг. 3) на конкретном примере.

Постановщик ответной помехи излучает усиленную и размноженную копию зонда. РЛС принимает эти сигналы основной 1 и дополнительной 2 антеннами, которые проходят на выход основного ОК 3 и дополнительного ДК 4 каналов. Сигналы помехи в ОК 3, превысившие порог в ДПУ 8, поступают на вход устройства стробирования 9, которое формирует строб и включает автокомпенсатор, на первый вход компенсатора поступают сигналы с выхода ОПУ 7, а на второй вход автокомпенсатора поступают сигналы с выхода ДК 4. Так как сигналы, превысившие порог в ДПУ 8, считают импульсами помехи, то автокомпенсатор начинает под стробами подстраивать свои параметры так, чтобы подавить эти импульсы на выходе автокомпенсатора. Синхронизатор 6 включает следующий период зондирования, выключает устройство стробирования 9. При этом параметры автокомпенсатора больше не меняются, так как нет стробов. Сигналы, превысившие ОПУ 7 могут быть как сигналами, отраженными от цели, так и импульсами ответной помехи. Но параметры автокомпенсатора в предыдущем периоде были настроены па импульсы помехи, поэтому в этом периоде помеха будет подавлена. Отраженные от цели сигналы, принятые главным лучом основной антенны, не компенсируются, так как из- за углового разноса цели и постановщика помехи амплитудно-фазовые соотношения в каналах отраженных сигналов не совпадают с таковыми импульсов помехи, на которые настроен автокомпенсатор.

Таким образом решается поставленная проблема и достигается технический результат при сохранении условий приема сигналов, отраженных от цели.

Причинно-следственная связь между поставленной проблемой, состоящей в компенсация импульсной помехи и сохранении условий приема сигналов, отраженных от цели, и признаками изобретения состоит в том, что в формулу изобретения по п. 1 включен признак «устанавливают основной порог обнаружения и превышающий его дополнительный порог для распознавания помехи, который устанавливают в каждом интервале дальности, сигналы, превысившие этот порог считают помехой, по этим сигналам настраивают параметры автокомпенсатора», что обеспечивает компенсацию импульсной помехи и сохранение условий приема сигналов отраженных от цели.