CC BY
22
УДК 654-025
ИМИТАТОРЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЛС
Саранча Аркадий Михайлович
Доцент, Камчатский государственный технический университет
Е-mail: ArkadiyMS@yandex.ru
В статье проведен анализ актуальности имитатора сигналов радиолокационных станций, находящихся на стадии проектирования, что является особо важным моментом в случае разработки РЛС с квазинепрерывным режимом работы. Квазинепрерывный режим работы гарантирует хорошую помехозащищённость радара, как и использование в качестве зондирующих сигналов сложномодулированные когерентные сигналы с большой базой. При использовании сложных сигналов большой длительности падает качество обнаружения цели на фоне помех.
Ключевые слова: Одноантенные РЛС, оптимальный и квазиоптимальный алгоритм формирования сигналов, квазинепрерывный режим работы, помехозащищённые радиолокационные станции, методы анализа и синтеза РЛС с помехоустойчивыми алгоритмами, модулирующие последовательности с низким и нулевым уровнем боковых лепестков.
RADAR SIMULATORS DURING RADAR DESIGN
Sarancha A.M.
Associate Professor, Kamchatka State Technical University
E-mail: ArkadiyMS@yandex.ru
The article analyzed the relevance of the radar station signal simulator at the design stage, which is a particularly important point in the case of developing a radar with a quasi-continuous operation mode. The quasi-continuous operation mode guarantees good radar interference immunity, as well as the use of complex coherent signals with a large base as sounding signals. When using complex signals of long duration, the quality of target detection against the background of interference decreases.
Keywords: Single-antenna radars, optimal and quasi-optimal algorithm of signal formation, quasi-continuous mode of operation, noise-proof radar stations, methods of analysis and synthesis of radars with noise-resistant algorithms modulating sequences with low and zero level of side lobes.
Одной из проблем современной радиолокации является повышение помехозащищенности радиолокационной
станции (РЛС), которая подразумевает обеспечение подавления естественных и искусственных помех, низкую вероятность перехвата излучения, электромагнитную совместимость радаров, высокие точности измерения параметров целей. Процесс проектирования помехозащищенных
радиолокационных станций включает в себя процедуры анализа и синтеза оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов формирования и пространственно-временной обработки
сигналов. Особенностью помехозащищенных станций различного назначения является использование сложномодулированных
когерентных зондирующих сигналов с большой базой.
Для одноантенных РЛС, например, судовых и корабельных, особенно большой
интерес вызывает использование сигналов с высоким разрешением по дальности и большой длительностью когерентного накопления и базой до 106. Такие сигналы позволяют существенно снизить пиковую мощность передатчика и обеспечить точное измерение дальности и скорости цели. Одним из существенных конструктивных особенностей морских радаров со сложным сигналом большой длительности является использование одной антенны и квазинепрерывный режима работы. При большой дальности обнаружения воздушных и надводных целей с зондирующим сигналом, превышающим по длительности максимальную задержку на инструментальной шкале дальности (речь идет о дальностях более 2 км) и использовании одной антенны на передачу и прием для достижения потенциальной чувствительности необходимо попеременное подключение антенны к выходу передатчика и на вход приемника.
Квазинепрерывный режим работы, который применяют в одноантенных радарах со сложным сигналом большой длительности, отрицательно влияет на качество обнаружения в помехах (типа отражений от морской и земной поверхности), вследствие искажений функций неопределенности сигнала и, естественно, отклика согласованного с сигналом фильтра при коммутации приемо-передатчика. Поставленная задача синтеза сигнала с учетом этого режима для устранения искажений не нашла пока окончательного общего решения. В ряде частных случаев удается найти сигнал с малыми искажениями при обработке или уменьшить их. В настоящее время интенсивно ведутся работы в области разработки новых методов синтеза зондирующего сигнала, которые ставят своей целью подавление боковых лепестков диаграммы направленности в рабочей области задержек и доплеровских частот с учетом коммутирующих приемопередатчик сигналов.
Разработка новых методов анализа и синтеза РЛС со сложными квазинепрерывными сигналами и помехоустойчивыми алгоритмами обработки включают аналитический подход, моделирование процессов формирования сигналов и помех, распространения на трассе РЛС- цель, пространственно-временной обработки и, наконец, проведение испытаний прототипов по реальным целям в полигонных условиях. Следует отметить и другой аспект теории и практики разработки РЛС со сложным сигналом. Так как теоретический анализ методов повышения помехозащищенности РЛС различного назначения со сложными квазинепрерывными сигналами большой длительности и базы чрезвычайно сложен и не дает точных результатов, большую роль для получения положительных результатов проектирования РЛС играют практические измерения тактико-технических характеристик когерентных РЛС.
Разработанные методы синтеза сигналов и алгоритмов обычно не учитывают их технической реализации. К примеру, найдены модулирующие последовательности с низким и нулевым уровнем боковых лепестков (УБЛ), однако при их использовании в реальной радиолокационной аппаратуре (особенно микроволнового диапазона) технический уровень остатков на выходе схем обработки намного выше, чем теоретический. Поэтому важную роль при проектировании радаров могут иметь методы моделирования процессов преобразования сигналов и оценки качественных показателей РЛС на моделях полезных сигналов, помех и алгоритмов их обработки. Полученные данные на моделях радиолокационного канала используют для корректировки и выбора наилучших сигналов и алгоритмов пространственно-временной
обработки. При этом важнейшую роль играют
разработка и исследование методов моделирования и преобразования сигналов в радиолокационном канале РЛС, включающем в себя формирователь сложного сигнала, модели цели, помех, приемное устройство, устройство сжатия принимаемых сигналов и устройство принятия решения о наличии цели.
При проектировании и разработке РЛС чрезвычайно важно провести проверки ключевых параметров вновь разрабатываемой РЛС на имитаторах, работающих в реальном времени. Один из основных методов, с помощью которого можно получить достоверную информацию о качественных показателях и характеристиках морских РЛС с простыми и сложными сигналами, является метод натурных испытаний. Как правило, возможности проведения таких испытаний существенно ограничены или вообще невозможны. Испытания морских РЛС требуют больших затрат времени и средств. Поэтому целесообразно развитие новых
высокопроизводительных методов и приборов, позволяющих проверить и измерить параметры когерентных рЛс на стадии проектирования и предварительных, ограниченных по масштабам и финансовым затратам заводских испытаниях, до установки их на корабли.
Большую роль здесь могут играть методы и аппаратура полунатурного моделирования с использованием современных
быстродействующих компьютеров и специализированных стендов. Применение этих средств позволит с большей уверенностью предполагать, что характеристики РЛС в рабочих условиях будут отвечать поставленным тактико-техническим требованиям. Оценку многих важнейших выходных (конечных) характеристик когерентных РЛС со сложным зондирующим сигналом на этапе их проектирования, изготовления опытных образцов и типовых испытаний, серийных образцов можно производить с помощью имитаторов радиолокационных сигналов различных диапазонов. Такие приборы позволяют имитировать отражения от нескольких неподвижных и движущихся целей на любых рабочих дистанциях и помеховую обстановку.
Таким образом, актуальны методы имитации в реальном времени сложных когерентных сигналов, отраженных от флуктуирующих целей, и сигналоподобных помех, с различными законами плотности распределения можно считать актуальной. Одной из целей сегодняшних разработчиков РЛС является исследование и разработка имитационных алгоритмов преобразования сложных когерентных квазинепрерывных радиолокационных сигналов с большой базой в радиолокационном канале для проведения измерений параметров РЛС в лабораторных и морских условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.М. Саранча. «Анализ революционных нововведений в радиолокации»: статья - «Заметки учёного», № 4, часть1, 2021-418-421 с.
2. М.М. Маковеева «Система связи с подвижными объектами» - М.-Радио и связь, 2002 - 76 с
