În majoritatea radarelor existente, sunt utilizate impulsuri incoerente, împreună cu cele coerente. Principiile pentru construirea receptoarelor optime ale primului au fost luate în considerare în subsecțiunea anterioară, unde sa arătat că acumularea coerentă de semnale de impuls, în special din obiectele în mișcare, necesită complicații considerabile ale sistemelor de procesare și depășirea unor mari dificultăți. În acest sens, este uneori necesar să se renunțe la construirea unor sisteme de procesare coerente (de exemplu, dispozitive de stocare coerente) și să fie înlocuite cu dispozitive de stocare mai puțin simple. Procesarea optimă a impulsurilor incoerente se numește incoerentă.
Recepția incoerentă a semnalului este posibilă numai dacă secvența recepționată de semnale de impuls nu este coerentă.
3.14.1 Informații generale privind prelucrarea optimă a unei spargeri incoerente de impulsuri
Se numesc semnale incoerente, ale căror structuri de fază nu pot fi considerate regulate. Un exemplu de semnal incoerent este o serie de impulsuri radio, dacă fazele inițiale ale fiecăruia dintre ele sunt aleatoare. Astfel de semnale se găsesc adesea în radarele de studiu. Forma plicului și numărul de impulsuri din pachet depind de forma antenelor de transmisie și recepție și de viteza studiului spațiului. Fazele inițiale ale impulsurilor radio recepționate individual (frecvență înaltă sau intermediară) sunt, de obicei, variabile aleatorii independente. Datorită aleatoriei fazelor inițiale, acumularea coerentă este posibilă numai în cadrul fiecărei impulsuri radio unice. Acumularea momentului și a momentului poate fi numai după detectare - incoerentă.
Se știe că semnalul de ieșire al receptorului optim este maxim, cu o schimbare de timp între semnal și tensiunea de referință pentru t = 0. În acest caz, funcția de corelare a semnalului
și anume Pentru procesarea optimă a semnalului, acesta trebuie să fie pătrat și integrat.
Cu un exces mare de semnal peste filtru de zgomot cât mai aproape de coerent, poate fi utilizat cu diagrama caracteristică (detector pătratică) pătratice și un integrator (ris.3.87).
Figura 3.87. Schema de acumulare incoerentă.
În această schemă, acumularea semnalelor se realizează după detectarea amplitudinii (incoerente), deci este numit semnal de circuit de acumulare incoerente. Ca urmare a unor astfel de informații de acumulare este conținută numai în semnalul de informație de amplitudine este descărcat și o complet pe valorile sale de fază, în care acumularea de semnal prag mai mare decât pentru coerente. Din cauza ignorarea informațiilor faza de acumulare necoerent se pierde informații despre viteza radială a obiectului, care reflecta semnalul.
Schema receptorului optim care conține dispozitivul de acumulare după detector este prezentată în figura 3.87.
Figura 3.88 prezintă diagramele de stres ce caracterizează procesele din sistem pentru prelucrarea unui teanc de semnale cu o fază inițială necunoscută.
Figura 3.88, a arată trei semnale de înaltă frecvență de intrare cu faze inițiale independente. Independența fazelor semnalelor este că dacă oricare dintre semnale continuă în timp, așa cum sa făcut cu primul semnal, atunci fazele tensiunilor altor semnale cu acesta nu vor coincide. Din acest motiv, semnalele nu pot fi rezumate la detector.
Figura 3.88. Secvența acumulării de semnale incoerente.
Fig.3.88, b arată tensiunea la ieșirea filtrului când se aplică semnalele. În Fig.3.88, plicurile tensiunilor de semnal din filtrul obținut după detector sunt prezentate în Fig. Aceste plicuri sunt combinate în timp și sunt însumate. Cel mai mare vârf obținut prin sumare este prezentat în Fig. 3.88, Fig.
Cea mai mare valoare a tensiunii de ieșire din dispozitivul de stocare (Uout) max este de trei ori (cu trei semnale) care depășește maximul plicului unui singur semnal. O comparație cu pragul se face în apropierea momentului t0 (perioada v / h a oscilațiilor T0 este de multe ori mai mică decât durata semnalelor cu cel mai mare raport c / w în fața dispozitivului de prag).
Valoarea (Uout) max este proporțională cu suma energiei semnalelor:
unde este factorul de pierdere în detector.
Prin urmare, toate calculele pentru detectarea semnalelor cu o fază necunoscută pot fi efectuate folosind noțiunea de energie totală a semnalelor qop. intrare la intrarea receptorului ținând cont de pierderile din detector.
De obicei sunt considerate două modele simple de astfel de pachete: fără fluctuații și cu fluctuații independente ale amplitudinii pulsului.
În ambele cazuri, înregistrarea semnalului așteptat are forma
Plicuri de Xi (t) a pulsurilor individuale se bazează nesuprapuse. Primele i faze considerate variabile aleatoare independente distribuite uniform de la 0 la 2p. Factorii de amplitudine B1, B2, ... sunt identic egal cu unitatea pentru pachetele modelului neflyuktuiruyuschey, în care fiecare fluctuație puls amplitudinii se bazează Rayleigh.
De obicei, amplitudinile complexe ale tuturor impulsurilor de spargere așteptate Xi (t) corespund aceleiași legi de modulație Xo (t). Ele diferă numai prin:
momentele de sosire a impulsurilor ti. în funcție de momentele de sondare și de distanță;
factori nonrandom Si. în funcție de forma plicului pachetului și de coordonatele unghiulare.
Prin urmare, toate valorile modulare ale integrării corelației
Pentru a obține pătratele amplitudinilor Z 2 oi. noi înlocuim în acest canal detectorul liniar cu unul quadratic. Canalul de recepție în cauză procesează oscilațiile de intrare fără a ține seama de forma așteptată a plicului pentru plicuri radio și nu oferă o sumare post-detectare. Ar trebui să se efectueze suplimentar, așa cum se arată în diagrame (Fig.3.89), în timp ce factorii de greutate corespunzători sunt introduși în procesul de însumare.
Figura 3.89 arată: a) - schema de prelucrare optimă a unei izbucniri necoerente de impulsuri radio și b) procesul de acumulare secvențială ponderată la M = 5.
Figura 3.89. Schema de procesare optimă a unui pachet incoerent de impulsuri radio (a) și procesul de acumulare secvențială ponderată la M = 5 (b).
În cazul unui pachet slab fluctuant, atunci când detectorul patrat este optim, suma de detecție post-detector a impulsurilor se face cu coeficienții de greutate Ki = S 2 i.
În cazul unei explozii nefluctuante de impulsuri de amplitudine mare, un detector liniar este optim și se face o sumare post-detector cu coeficienți de greutate Ki = Si.
În cele din urmă, în cazul unui pachet fluctuant (fluturare armonioasă), un detector patrat este optim și se face o sumare post-detector cu coeficienți de ponderare
unde q 2 o = 2Ec / N o este raportul semnal-zgomot pentru un impuls cu un factor de ponderare 1, a cărui energie medie este Ec.
Pentru o utilizare incoerentă, se impun cerințe mai puțin stricte asupra acurateței și stabilității. Deoarece un detector de amplitudine (AD) este instalat la ieșirea filtrului corespunzător (UHF), raportul de fază dintre impulsurile semnalului recepționat și oscilatorul local nu contează. Prin urmare, cerințele pentru stabilitatea frecvenței oscilatorii locale sunt simplificate (aproximativ trei ordine de mărime mai mici decât într-un depozit coerent). Frecvențele frecvenței oscilatorului local ar trebui să fie mici în comparație cu lățimea de bandă a receptorului. În același timp, dispozitivele de stocare incoerente sunt în mod inerent eronate. Ei pierd informații despre viteza mișcării țintelor. În plus, au o sensibilitate mai scăzută decât cele coerente.
Caracteristicile detectării semnalelor incoerente. Dacă detectorul de amplitudine a semnalului de intrare funcționează amestec și zgomot, valori instantanee, care sunt distribuite în mod normal, atunci ieșirea valoarea instantanee va fi distribuit prin legea generalizată Rayleigh (în absența semnalului legii Rayleigh).
Pentru un semnal slab, atunci când detectează pătrat, trebuie să găsiți legea de distribuție a pătratului plicului. După trecerea inelului de stocare, legea distribuției se modifică într-un mod complicat. Cu toate acestea, din moment ce frecvență caracteristică a unității pieptene este suficient fâșii înguste de transparență, că atunci când sunt expuse la o bandă largă (dinții filtrului pieptene) distribuția de zgomot a tensiunii de ieșire este aproape de normal (pe proces aleatoriu feței normalizare prin trecerea printr-un filtru de bandă îngustă).
Astfel, cunoscând densitatea amplitudinile de probabilitate în prezența și în absența unui semnal de intrare este posibilă prin integrarea valorii de prag la infinit trece la probabilități condiționate de detectare corectă și alarmă falsă și pentru a estima câștigul de acumulare incoerente de spargere în comparație cu primirea unuia dintre aceste impulsuri și pentru a compara coerența incoerentă.
Prezența elementelor neliniare în calea receptorului, care este optimă pentru detectarea unui semnal cu o fază inițială necunoscută, duce la o deteriorare semnificativă a performanței atunci când primește o serie de semnale. Sumarul semnalelor către sistemul de procesare este imposibil, deoarece au o fază inițială aleatorie. În consecință, acumularea este posibilă numai după un circuit cu un element neliniar. Și în elementul neliniar, poate exista o scădere a raportului semnal-zgomot, ceea ce va duce la o scădere a eficienței acumulării de semnal în fața dispozitivului de prag. Vom arăta asta.
Să presupunem că la intrarea detectorului există un raport c / w în tensiune
și tensiunea de intrare Uin = Uc + w. Să presupunem că caracteristica detectorului este aproximată de parabola quadratică Uout = a · Uinx 2.
Apoi, tensiunea de ieșire a detectorului poate fi reprezentată ca
În tensiunea de ieșire, toate componentele care conțin componenta aleatoare sunt atribuite zgomotului. În acest caz, raportul c / w în tensiunea după detector va fi
Să presupunem că la intrarea receptorului există un exces mare al semnalului deasupra zgomotului, adică qo >> 1 și Uc >> w. Atunci putem pune
și dacă ш 2 >> 2Uс ш. apoi UoutC / UoutoutSW (Uc / w) 2. iar detectorul degradează brusc raportul semnal-zgomot. De exemplu, dacă raportul c / w la detector este de 0,1, atunci după detector va fi 0,01. Această scădere a raportului c / m este numită pierderea detectorului. Pentru a compensa scăderea c / w după detector, este necesar să se mărească raportul c / w la intrarea receptorului.
Creșterea necesară în qo este caracterizată de coeficientul de pierdere în detector
unde qo este raportul c / w la intrarea receptorului (luând în considerare pierderile detectorului), asigurând un raport c / w în tensiune înaintea dispozitivului de prag, qo este raportul de c / w necesar în absența pierderilor în detector.
Dacă detecția este efectuată pe un pachet de semnale N și în conformitate cu performanța receptorului, este necesar să se asigure un raport s / w la intrarea receptorului qop. după luarea în considerare a pierderilor din detector, raportul dintre valorile s / w ale unui singur semnal ar trebui să fie
Figura 3.90 prezintă curba calculată, care permite determinarea factorului de pierdere în detector (la Ppo = 0,5 și Pm = 10-10). Acest grafic este suficient de precis pentru valorile qop de la 20 la 100.
Figura 3.90. Pierderea pragului de energie a unui impuls unic cu acumulare incoerentă în comparație cu una coerentă.
Trimiteți-le prietenilor: