Практичні схеми автокомпенсаторів
Практичні схеми автокомпенсаторів - розділ Освіта, Радіолокаційні системи Квадратурний автокомпенсатор в такому автоком.
Квадратурний автокомпенсатор
| Мал. 8.9. . Квадратурний автокомпенсатор |
Структурна схема одноканального автокомпенсатора (АК), що реалізує рівняння (8.6, 8.7) представлена на рис. 8.9. Цей автокомпенсатор має два регульовані квадратурні канали (підканалу) з речовими передатними коефіцієнтамиkcіksі називаєтьсяквадратурним.У кожному підканалі є балансовий підсилювач з керованим та інвертуючим коефіцієнтом передачі (перемножувач) та корелятор (поєднання перемножувача та інтегратора), вихідна напруга якого регулює коефіцієнт посилення. За допомогою фазообертача досягається фазовий зсув на 90° між напругами в квадратурних підканалах.
Принцип компенсації перешкод можна пояснити за допомогою векторних діаграм, показаних на рис. 8.10 а, б (модуль коефіцієнта кореляції перешкоди належить рівним 1.) ВекторомU0 позначено напругу перешкоди в основному каналі, aU1 - в компенсаційному каналі. Фазовий зсув між напругами основного та компенсаційного каналів - це кутφn між векторамиU0 іU1. Цей зсув може утворитися за рахунок рознесення фазових центрів основної та компенсаційних антен, відмінності електричних довжин основного та допоміжного каналів і т.п>. На виходах регульованих підсилювачів формуютьсякомпенсуючі напругиkcU1 іks(рис. 8.10 б). Результуючий вектор сумарної напруги компенсаційних підканалівkcU1 іksв режимі, що встановився, і при повній кореляції перешкоди виявляється рівним (по довжині) і протифазним суматору вектора напруги основного каналу, що надходить на вхід. Вихідна напруга АК повністю декорелюється при цьому з напругою каналу, що компенсує.
У свою чергу (для аналізованого прикладу), значення коефіцієнта передачіКв режимі, що встановився, як зазначалося вище, дорівнює:
Підставляючи значенняUΣ = U0 + KU1в (7.9), при сильному зворотному зв'язку (γ >> 1/ ) після перетворень отримаємо:
Тоді значенняkсіksв режимі, що встановився, можна знайти відповідно з формул:
При точному дотриманні квадратурності обробки коливань, що приймаються, шуми компенсаційних каналів некорельовані і підканали налаштовуються незалежно.
Результуючу дисперсію перешкоди на виході автокомпенсатора визначимо так:
Показником якості роботи автокомпенсатора є коефіцієнт придушення перешкоди:
Для ефективної компенсації перешкод значення модуля коефіцієнта кореляції має бути близько до одиниці. Тому необхідно забезпечувати високу ідентичність амплітудно- та фазочастотних характеристик приймальних трактів та антенних елементів. Вирішення цієї задачі у ряді випадків полегшується при використанні в цих трактах цифрових пристроїв.
В аналоговому квадратурному компенсаторі при виробленні напруги, що управляє, операція усереднення за часом (інтегрування) здійснюється на постійному струмі. На практиці використовується також гетеродинний автокомпенсатор, де цяоперація здійснюється на змінному струмі шляхом інтегрування (накопичення) у вузькосмуговому контурі.
Гетеродинний автокомпенсатор
Структурну схему гетеродинного автокомпенсатора представлено на рис. 8.11,а, б
Алгоритм роботи представленого компенсатора зводиться до наступного:
| Мал. 8.11. Одноканальний гетеродинний автокомпенсатор а – пояснення принципу роботи автокомпенсатора; б – структурна схема. |
При цьому усереднення забезпечується шляхом накопичення (інтегрування) коливань вузькосмугової коливальної.
| 8.12. Двохканальний гетеродинний автокомпенсатор |
Таким чином, особливостями обробки в гетеродинному компенсаторі є: введення комплексного вагового коефіцієнтаКшляхом гетеродинування з відповідним регулюванням змішувача СМ2.
Гетеродинний автокомпенсатор, як і квадратурний, декорелює вихідну напругуUΣпо відношенню до напруги допоміжного каналуU1. ).
Зауважимо, що ефективна компенсація одночасно діючихМперешкод здійснюється за наявності не меншеМнезалежних допоміжних каналів прийому зі своїми антенами. Так, за наявності двох рознесених у просторі джерел перешкод необхідно використовувати щонайменше двоканальний автокомпенсатор. На рис. 8.12 показаний приклад структурної схеми двоканального гетеродинного автокомпенсатора.
Розглянемо особливості побудови автокомпенсаторів за наявності потужних корисних протяжних сигналів. Як зазначалося вище, аналіз роботи автокомпенсаторів проводився для повної відсутності корисного сигналу з їхньої входах. За наявності досить потужного та тривалого корисного сигналу як на основному, так і на допоміжному входах АК останній може здійснювати компенсацію та корисного сигналу (навіть за наявності кутових відмінностей між метою та постановником перешкоди). Якщо ж відбиті від мети імпульси мають невеликий рівень і малу тривалість порівняно з часом налаштування ланцюгів кореляційного зворотного зв'язку (КОС) автокомпенсатора, ланцюги адаптації практично не реагують на корисний сигнал і компенсується тільки перешкода (за наявності відповідних кутових відмінностей). В іншому випадку(Коли великі потужність і тривалість сигналу) необхідно вживати спеціальних заходів для виключення його з компенсаційного каналу та усунення впливу цього сигналу на ланцюзі КОС. Ці заходи можуть бути засновані на використанніпросторових, тимчасових ічастотнихвідмінностей сигналу та перешкоди. З іншого боку, можуть використовуватися алгоритмічні методи.
| Мал. 8.13. Усунення корисного сигналу з ланцюгів КОС під час використання просторових відмінностей: а – діаграми спрямованості антен основного і компенсаційних каналів, б – пристрій компенсації перешкод із фазованими антеною гратами |
При використанні тимчасових відмінностей вагові коефіцієнти можуть формуватись у моменти відсутності прийому корисних сигналів (наприклад, РЛС не випромінює). Отримані вагові коефіцієнти «заморожуються», тобто зберігаються певний заданий час, наприклад, період зондування (рис. 8.14).
Використання частотних відмінностей можливе в тих випадках, коли перешкода має складові частотного спектраN(f),не збігаються з частотним спектромG(f)корисного сигналу. Ці складові (за допомогою відповідних фільтрів) можуть
бутивиділені та використані для управління ланцюгами адаптації.
| Мал. 8.14. Усунення корисного сигналу з ланцюгів КОС під час використання тимчасових відмінностей |
Розглянемопринцип поляризаційної адаптивної компенсації перешкод.Для адаптивної компенсації перешкод у ряді випадків доцільно використовувати поляризаційні відмінності сигналу та перешкоди. Це цікавить, наприклад, для випадку, коли перешкода, що перекриває сигнал у частотній і часовій областях, впливає по головному пелюстку діаграми спрямованості приймальної антени, і тому ні просторова, ні частотна або тимчасова селекції перешкод неможливі.
| Мал. 8.15. Пояснення принципу поляризаційної адаптивної компенсації перешкод: а–поляризаційний автокомпенсатор; б.- векторна діаграма |
Нехай перешкодаNмає, наприклад, регулярну еліптичну поляризацію. У цьому випадку між ортогональними складовимиNx іNyє фазовий зсувφп (значення φп залежить від виду поляризації). Автокомпенсатор вирівнює амплітуди і фази вхідних коливань і здійснює компенсацію перешкоди (рис. 8.15,б. Корисний сигнал має іншу поляризацію і, отже, інший фазовий зсув між його ортогональними складовими. Коливання сигналу можна розкласти на дві складові: що має поляризацію перешкоди і орт. Перша складова сигналу буде пригнічена поляризаційним автокомпенсатором, а для іншої складової цей селектор буде оптимально налаштованим.Ця складова й створює відповідний вихідний ефект. ортогональна поляризація перешкоди.
Слід зазначити, що застосування активних перешкод з хаотичною поляризацією суттєво ускладнює можливість поляризаційної селекції.