Основні технічні параметри прийомного пристрою

Параметри тракту приймання й фільтрації сигналів визначаються параметрами основних його складових: прийомного пристрою й апаратури захисту від перешкод. Розглянемо вплив технічних параметрів прийомного пристрою на тактичні характеристики РЛС.

Під технічними параметрами будемо розуміти, насамперед, електричні параметри, основними з яких є:

· гранична й гранична чутливості приймача Р_{пр min} або коефіцієнт шуму К_ш;

· динамічний діапазон по входу й виходу ДД;

· діапазон робочих частот;

· смуга пропускання П и частотна вибірковість.

Чутливість прийомного пристрою. Під чутливістю прийомного пристрою розуміють здатність приймача виконувати свої функції при прийманні слабкого сигналу на тлі перешкод.

Чутливість сучасних радіолокаційних приймачів обмежується в основному рівнем їх власних шумів і становить 10^-12...10^-15Вт. На практиці для характеристики радіолокаційних приймачів розрізняють: граничну й граничну чутливості.

Граничною чутливістю приймача називають мінімальну потужність або напругу сигналу, що наводиться в антені, при яких відношення сигнал/шум на виході лінійної частини приймача, тобто на виході високочастотного тракту (ВЧТ), дорівнює одиниці.

Даний параметр характеризує, потужність сигналу на вході приймача, рівну еквівалентної потужності шумів приймача, перелічених на його вхід, з урахуванням потужності шумів антени, атмосфери, космосу, Землі:

P_пред = k·T_о·П_ш·(К_ш − 1 + t_А),

де k= 1,38^.10^-23 Дж, К – постійна Больцмана, T_о– температура антени в градусах по шкалі Кельвіна,

П_ш - шумова смуга пропущення приймача (звичайно дорівнює смузі пропущення УПЧ, тобто смузі пропущення приймача), К_ш– коефіцієнт шуму приймача, t_А– відносна температура антени.

Гранична чутливість приймача застосовується для порівняння шумових властивостей ВЧ тракту.

Під пороговою чутливістю розуміється мінімальний сигнал, що наводиться в антені, при якім прийомний пристрій працює із заданими ймовірностями правильного виявлення й неправильної тривоги. Таким чином, порогова чутливість визначається на виході системи обробки (наприклад, детектора) і використовується для порівняння прийомних пристроїв з однаковою системою обробки.

Коефіцієнт шуму приймачаК_ш, служить для оцінки шумових властивостей ВЧТ приймача. Це число, що показує в скільки раз відношення сигнал-шум на виході приймача менше, чим відношення сигнал-шум на його вході (мал.4,а), тобто

де Р_Швых = Р_ШвхК_р + Р_Шсоб – потужність шуму на виході приймача, К_р = Р_Свых/Р_Свх – коефіцієнт підсилення вхідного сигналу по потужності. Тоді

З формули випливає два важливі виводи:

· коефіцієнт шуму прийомного пристрою завжди більше одиниці;

· вплив власних шумів на К_штем менше, чим більше коефіцієнт підсилення по потужності Кр.

а) б)

Рис.4. Визначення коефіцієнта шуму приймача.

Представивши приймач у вигляді каскадного з'єднання чотириполюсників (мал.4,б) можна одержати вираження для коефіцієнта шуму каскадне включених чотириполюсників:

З вираження випливає, що найбільший внесок у загальний К_ш вносить 1-й каскад приймача, тобто фідер. Однак фідер «не шумить», а послабляє сигнал, тому К_ш1 = К_шФ = 1/К_рФ. Отже, для забезпечення малого К_ш необхідно використовувати малошумливий УВЧ К_ш2 з високим коефіцієнтом підсилення К_р2. Тоді шумовими властивостями наступних каскадів можна зневажити.

Коефіцієнт шуму визначає граничну чутливість приймача при оптимальній смузі, тому одержання можливе меншого К_ш завжди вигідно. Однак використання параметричних і молекулярних охолоджуваних підсилювачів, що мають К_ш < 1,5, не завжди можливо, тому в РЛС використовують УВЧ на неохолоджуваних підсилювачах із практично досяжним коефіцієнтом шуму 3...5. Вплив чутливості приймача на дальність виявлення РЛС відомо з рівняння радіолокації.

Динамічний діапазон приймача РЛС. Під динамічним діапазоном приймача розуміють діапазон можливих значень вхідного сигналу, при якім забезпечується лінійне посилення сигналу (приймач працює із припустимою величиною нелінійних викривлень). Мінімальний рівень вхідного сигналу обмежується рівнем внутрішніх шумів приймача, тобто граничною чутливістю. Максимальний рівень обмежений припустимими нелінійними викривленнями в каскадах приймача. Динамічний діапазон (ДД) приймача визначається по амплітудній характеристиці (АХ) приймача (мал.3) по формулі

ДД, дБ = 20·lg U_ВХmax/U_ВХmin = 10·lg P_ВХmax/P_ВХmin.

Рис.5. Динамічний діапазон приймача

Відносна зміна рівнів перешкод і корисних сигналів на вході приймача у звичайних умовах може становити 80-100 дб. Ще складніше інша справа при роботі в умовах складної помеховой обстановки, коли діапазон зміни вхідних впливів може становити 140-160 дб. Для збільшення ДД застосовують ряд заходів, основними з яких є: вибір схем УВЧ із лінійною характеристикою в широкому діапазоні вхідних сигналів; застосування схем АРУ різних типів; застосування підсилювачів з логарифмічними амплітудними характеристиками і т.д.

Діапазон робочих частот приймача – це область частот, у межах якої забезпечується його функціонування із заданими параметрами. Перебудова робочих частот здійснюється звичайно зміною параметрів (ємності або індуктивності) коливальних систем ОЦ, УВЧ і гетеродину.

Смуга пропускання й частотна вибірковість. Вибірковістю приймача називають здатність його виділяти сигнал і послабляти вплив сигналів, що заважають, і перешкод. На практиці використовують просторову, амплітудну, тимчасову, частотну вибірковість. Найбільше поширення одержала частотна вибірковість, вона заснована на відмінності в частоті сигналу й перешкоди.

Частотна вибірковість характеризується нормованої АЧХ трактів високої (преселектора) і проміжних частот і приймача в цілому (рис.6):

Вибірковість приймача обернено пропорційна його нормованої АЧХ s(Δf) = 1/U(Δf).

Основна вибірковість супергетеродинного приймача визначається трактом проміжної частоти, тобто УПЧ (останнього УПЧ при багаторазовому ПЧ). Кількісно вибірковість приймача оцінюється величиною ослаблення при заданої частотної розстройці Δf.

Рис.6. Нормовані АЧХ трактів високої (преселектора) і проміжних частот приймача.

Ефективність функціонування приймача в цілому характеризується відношенням сигнал/шум на виході його лінійної частини. Тому форма й ширина АЧХ преселектора повинні задовольняти двом основним умовам: забезпечувати приблизно рівномірне посилення в діапазоні можливих частот приходу сигналу і його попередню частотну вибірковість. Для боротьби з найнебезпечнішою частотою - частотою дзеркального каналу – слід застосовувати преселектори з високою вибірковістю, підвищувати проміжну частоту й переходити до багаторазового перетворення частоти (розумно поєднувати гідності велика й малої проміжних частот). Слід ураховувати, що при кожнім перетворенні частоти виникають свої побічні канали приймання.

Максимально можливе відношення сигнал/шум може бути забезпечене, якщо АЧХ УПЧ із точністю до константи повторює АЧС сигналу (оптимальна фільтрація). У силу складності технічної реалізації пристроїв з необхідними АЧХ на практиці використовують УПЧ із АЧХ близькими до прямокутних (погоджена фільтрація). Смуга пропускання такого УПЧ, повинна становити П = 1.37/t_і(ця формула вперше отримана професором Сифоровым В.І.). При цьому забезпечуються мінімальні втрати у відношенні сигнал/шум (0.8 дб) і найкраща вибірковість.

АЧХ ВУС повинна бути рівномірної в смузі частот від 0 до F_макс для забезпечення неспотвореного посилення відеоімпульсу на виході детектора (щоб не «втратити» імпульсну структуру сигналу).

Зміна параметрів основних елементів прийомного тракту приводить до зміни окремих показників бойових можливостей РЛС.

Погіршення кожного з перерахованих параметрів приводить до збільшення втрат енергії корисного сигналу (зниження відносини сигнал-шум) у тому або іншому елементі тракту. Так, погіршення чутливості прийомного пристрою або коефіцієнту шуму позначається на зниженні дальності виявлення цілей. Вплив зміни величини коефіцієнта шуму (чутливості) приймача на дальність виявлення оцінюється по основній формулі радіолокації. Погіршення (збільшення) коефіцієнта шуму на одиницю викликає стиск зони виявлення приблизно на 3%.

Тому, вибираючи структуру побудови тракту приймання й виділення сигналів з перешкод і параметри його елементів, прагнуть забезпечити мінімізацію втрат у тракті при прийнятних конструктивних, технологічних і економічних показниках.

Рис.1. Узагальнена схема прийомного пристрою РЛС

Рис.2. Епюри, пояснюючі проходження сигналу через приймальний пристрій
Читайте також:
II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
Амортизація основних засобів, основні методи амортизації
Аналітичні параметри
Аналітичні параметри
Артеріальний пульс, основні параметри
Банківська система та її основні функції
Біржові товари і основні види товарних бірж. Принципи товарних бірж.
Будова й основні елементи машини
Будова оптоволокна та основні фізичні явища в оптоволокні.
Будова, характеристики і параметри біполярного транзистора
Бюджетування (основні поняття, механізм).

Переглядів: 2189

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

| Методи захисту РЛС від активних перешкод

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.008 сек.