ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДІОПРИЄМНИХ ПРИСТРІЙ І ЇХ ВПЛИВ НА БОЙОВІ МОЖЛИВОСТІ РЛС -
Технічні характеристики тракту прийому та виділення сигналів визначаються параметрами його основних складових частин – приймального пристрою та апаратури захисту від перешкод. Показники систем захисту від перешкод докладно будуть розглянуті нижче, а в цьому розділі розглянемо вплив параметрів приймального пристрою на тактичні властивості РЛС.
До основних технічних параметрів приймального пристрою належать: чутливість чи коефіцієнт шуму; вибірковість; коефіціент посилення; смуга пропуску; динамічний діапазон. Погіршення будь-якої з перерахованих характеристик призводить до збільшення втрат енергії сигналу (зниження відношення сигнал/шум) в тому або іншому елементі тракту. Тому, вибираючи структуру побудови тракту прийому виділення сигналів із перешкод та параметри його елементів, прагнуть забезпечити мінімізацію втрат у тракті при прийнятних конструктивних, технологічних та економічних показниках.
Чутливість сучасних радіолокаційних приймачів обмежується переважно рівнем власних шумів і як Вт. На практиці для характеристики прийомних пристроїв користуються поняттями граничної та реальної (порогової) чутливості.
Гранична чутливість визначається виразом:
,
де Дж/град - постійна Больцмана;
- Абсолютна температура (на практиці при розрахунках вибирається К);
- відносна температура антени;
- Коефіцієнт шуму;
- Еквівалентна шумова смуга приймального каналу.
Таким чином, гранична чутливість визначається потужністю корисного сигналу в антені, при якій відношення сигнал/шум на виході лінійної частини приймальногоканалу виявляється рівним одиниці.
Реальна або порогова чутливість , де - Коефіцієнт помітності, який розраховується з умови забезпечення значень ймовірності правильного виявлення та помилкової тривоги з урахуванням сумарних втрат сигналу в реальному приймальному тракті обробки та відображення. Насправді може становити одиниці - десятки децибел.
Коефіцієнт шуму визначає граничну чутливість приймального каналу при оптимальній смузі пропускання, тому отримання можливо меншого коефіцієнта шуму доцільно у будь-якому випадку. Коефіцієнт шуму визначається ставленням потужності корисного сигналу до потужності шуму на вході приймального каналу до потужності корисного сигналу та шуму на виході лінійної частини приймального каналу
.
Параметричні та молекулярні підсилювачі, що охолоджуються, мають . Однак їх використання не завжди є доцільним і можливим у РЛС РТВ. Тому практично використовують УВЧ (каскад, переважно визначальний значення приймача) на неохолоджуваних підсилювачах зі значенням .
Вплив чутливості приймача на дальність виявлення РЛС добре відомий з рівняння радіолокації
Вибірковістю приймального каналу називається його здатність виділяти корисні сигнали із суміші сигналів та перешкод. Властивість приймача виділяти корисні сигнали ґрунтується на використанні відмінностей сигналу від перешкоди: амплітудних, частотних, тимчасових, а з урахуванням антени просторових, поляризаційних, фазових.
Частотна вибірковість забезпечується переважно за допомогою резонансних контурів, смугових фільтрів та інших елементів, що дозволяють отримати необхідну частотну характеристику приймача.
Тимчасова вибірковість полягає у відмиканні приймача тільки на час приходу корисного сигналу, щоу принципі можливо лише за імпульсному методі радіолокації.
Про амплітудно-частотну вибірковість приймального каналу в першому наближенні можна судити за формою амплітудно-частотної характеристики.
Коефіцієнт посилення приймального каналу показує, у скільки разів амплітуда сигналу з його виході більше амплітуди сигналу на вході. Коефіцієнт посилення приймального каналу дорівнює добутку коефіцієнтів посилення окремих каскадів. Потужність сигналів, що надходять на вхід приймача від віддалених цілей, незначна, а для нормальної роботи кінцевих пристроїв РЛС потужність сигналів на виході приймального каналу повинна становити частки або одиниці ват. Тому радіолокаційні приймачі повинні мати значний коефіцієнт посилення.
Смуга пропускання приймача – діапазон частот, межах яких коефіцієнт посилення приймача за потужністю вдвічі менше, ніж несучої частоті.
Величина смуги пропускання визначається із графіка амплітудно-частотної характеристики приймального пристрою на рівні 0,5 коефіцієнта передачі за потужністю (рис. 4.6).
Рис.4.6. Амплітудно-частотна характеристика приймача
Для радіолокаційних приймачів простих сигналів смуга пропускання лінійної частини повинна вибиратися в межах.
Залежно від відстані до цілей потужність корисних сигналів на вході приймача може різнитися кілька мільйонів разів. Крім того, на вхід приймача надходять потужні відображення від місцевих предметів і навмисні перешкоди, що також у багато разів перевершують інтенсивність корисні сигнали. Завдання полягає в тому, щоб не втратити інформацію про слабкі сигнали від цілей на фоні сильних перешкод. Радіолокаційний приймач, дуже чутливий, не повинен перевантажуватися під дією потужних сигналів.
Під динамічним діапазоном лінійної частини приймального каналу входу розуміється інтервал потужностей (амплітуд) корисних сигналів, що виділяються і посилюються на тлі внутрішніх шумів з допустимими нелінійними спотвореннями. Кількісно динамічний діапазон визначається виразами:
, ,
де - мінімальний рівень вхідного корисного сигналу, що дорівнює граничній чутливості для приймальних пристроїв радіолокаційних сигналів;
- максимальний рівень вхідного корисного сигналу, при якому наступають 5-відсоткові нелінійні спотворення на виході каналу (для радіолокаційних приймачів береться такої величини, при якій диференціальний коефіцієнт посилення каналу зменшується на задану величину – 1 дБ).
Рис.4.7 а) Амплітудна характеристика підсилювача. б) Фазова характеристика підсилювача
Динамічний діапазон приймального пристрою визначається його амплітудною характеристикою, що є залежністю амплітуди вихідного сигналу від амплітуди або потужності вхідного сигналу. На цій характеристиці (див. рис. 4.7,а) можна виділити такі ділянки: першу ділянку , що відповідає малим вхідним сигналам, що маскуються внутрішніми шумами; друга ділянка, що характеризується якісним посиленням сигналів (на цій ділянці диференціальний коефіцієнт посилення (див. рис. 4.7,б) відхиляється від максимального значення не більше ніж на 1дБ); третій ділянку , на якому підсилювальні здібності пристрою погіршуються, з'являються незначні амплітудно-фазові спотворення, однак у ряді випадків приймальний пристрій може вважатися працездатним; четверта ділянка - відповідає великим спотворенням сигналів.
Динамічний діапазон приймального пристрою виходу визначається виразами:
, .
З впровадженням у радіолокацію складнихсигналів значною мірою виявляються й не так амплітудні спотворення сигналів у трактах, скільки фазові. Тому щодо динамічного діапазону можуть залучатися фазові характеристики приймального пристрою.
Лінійні УПЧ мають велике посилення, але недостатній динамічний діапазон (близько 20 дБ). Логарифмічні УПЧ мають динамічний діапазон 60...80 дБ, проте посилення слабких сигналів недостатнє для роботи кінцевих пристроїв. Тому РЛС знайшли застосування лінійні приймачі з різними видами регулювань посилення, використання яких дозволяє підвищити динамічний діапазон при обробці ехо-сигналів. Логарифмічні приймачі використовуються в системах пеленгації ПАП та системах вимірювання висоти методом парціальних діаграм.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: