с координатами х,у принимается сигнал, который в соответствии с (8.26)

можно представить в виде пространственной функции (временная обработка здесь не рассматривается, так как она известна из гл. 3):

u(Q Qy) = Е,л [\- с1 - cj] 5,че ерехр( у2л-(е,с,+е с,)}.

Этот сигнал является спектром пространственных частот 9,9 диаграммы направленности w(9,9,) = 53(9,9,). Как известно, коэффициент передачи оптимального фильтра или любой другой системы оптимальной обработки сигнала на фоне шума с равномерным спектром комплексно сопряжен со спектром принимаемого сигнала. Поэтому искомый оптимальный пространственный фильтр, восстанавливающий ДНА, должен иметь коэффициент передачи

/:(9 9,)= 5з,(9 9,)= В5,;(9 0,)ехр] -}1ж

-.0 гй

9,С>9/;]},

где С ,С] - направляющие косинусы найденного фильтра (опорного

сигнала); А п В - некоторые константы.

Тогда выходной сигнал антенной системы будет определяться произведением

5вь.х(е.,9,) = 5 (9 9,)/:(9 9р = АЕ,Л [l - С? - CJ

xH/,(9 0.)f ехр{72л-[9,(С, -C + 9 ДС -с;)

Выходной сигнал точно настроенной антенной системы 2 (0,0)= ff5 (9 9,)9, =

-ll/2

где 5, = I-

1-сЗ-с

-11/2

5 (9 0,) ~dQ,dQy

= 5.,

-ll/2

5/,(0..ej

- эффективная площадь антенны.

Таким образом, оптимальная пространственная обработка сводится к умножению на комплексный коэффициент передачи сигнала с каждого элемента раскрыва антенны, имеющего координаты X, Y или пространственные частоты 9,9,. Для этого необходимо раздельно управлять амплитудой и фазой сигнала в каждой точке раскрыва антенны, чего можно достичь только в ФАР, элементы которой дискретно (с интервалами а и Ь) распределены по раскрыву. Предположим для простоты, что число элементов решетки равно Л (Л- нечетное число по координатам X и Y). Тогда координаты элементов ФАР будут %,=ial\ и

Qyikb/I, где номера элементов решетки по координатам X и У, т.е.

iuk, равны 0,±1,±2, ... , ± . Следовательно, 5/,;(9 9,;i.) = 5, и

2л-(6.,С\.,+9С ) = ф.;. . Поэтому коэффициент передачи имеет дискретный характер

К = AS ,Qxp[-J2n[i{a/l)Cl + k{b/X)Cl,]} = W exp{-j , (8.3)

где Р*., = А9/ ;ф = /у/, + %,;у/,=2я(аА)СУ/ = 2я(>)С; С% -

направление приема, задаваемое настройкой значений соответствующих направляющих косинусов с помощью фазовращателей.

При а = Ь = Х/2 (полуволновая антенная решетка) получаем

, = яС . Оптимальная пространственная обработка может быть

реализована с помощью ФАР с использованием как фильтров, так и корреляторов.

В соответствии с (8.3) оптимальный пространственный фильтр имеет в канале обработки каждого элемента ФАР (AQ,A.,... и т.д.) весовой усилитель или аттенюатор с коэффициентом передачи W, и фазовращатель для настройки на заданное направление приема сигналов. При корреляционной обработке весовые амплитудные множители и фазовые сдвиги вносятся с помощью сигнала гетеродина, а настройка на заданное направление - поворот главного лепестка ДНА - выполняется на промежуточной частоте.

Переход к ФАР требует существенного усложнения антенной системы за счет введения весовых усилителей, фазовращателей, системы управления фазовращателями и т.п. Вместе с тем положительные свойства ФАР, такие как электрическое сканирование луча, возможность формирования одновременно нескольких лучей, высокая надежность и т.п., привели к быстрому внедрению ФАР в практику радиолокации.

8.2. Устройства подавления пространственных активных помех

Изложенные принципы приема пространственного сигнала позволяют не только выполнять оптимальную обработку пространственно-временных сигналов на фоне пространственно-временных некоррелированных и равномерных по пространству щумов и помех, но и оптимально обнаруживать полезные сигналы на фоне пространственных коррелированных помех. Однако, как было показано, в общем случае решать эти задачи трудно. Поэтому на основе сведений об устройствах обработки пространственнь[х сигналов (ФАР) рассмотрим более простые задачи компенсации мешающих пространственных сигналов - разновид-

ности пространственных коррелированных помех. Действительно, практика радиолокации показывает, что можно вполне успешно создавать устройства, способные подавлять пространственные активные помехи. Наиболее простые из таких устройств основаны на компенсации помехового сигнала или на деформировании ДНА и применимы при небольшом числе источников помех в пространстве. В более сложных ситуациях, когда число источников помех велико, используют более сложные системы обработки пространственно-временных сигналов.

Устройства компенсации помех. Когда направления на источники сигнала и активной помехи не совпадают, можно скомпенсировать помеху, применив устройство с основной и дополнительной антеннами. Пусть основная антенна принимает помеху Fo, а дополнительная компенсационная антенна , - помеху того же источника, отличающуюся на ф по фазе от (рис. 8.3).

Считаем, что на выходе сумматора образуется напряжение = + , где

напряжение компенсирующего канала Щ=У1+МЩ Тогда

где = у>,.

Весовые коэффициенты для ком-соответствии с алгоритмами

Рис. 8.3. Структурная схема (а) и векторная диаграмма сигналов (б) компенсатора активной помехи

пенсации помехи формируются в W = -Ki,M{yiyy-] vfWi=-KiMlyiy , гце К, - коэффициент усиления

цепи компенсации помехи; М{...} - математическое ожидание.

Подставив в эти соотношения значения у и проведя усреднение, получим

W = -К,Ы{уу, + Wyy + Wyfy,} =

= -К,М{у,у}-куШ{у}-K,WM{yfy}.

Составляющая M{yf} = af, а М{уоЗ,} = раа,. Кроме того, {У[У1} = у так как Компоненты и yi ортогональны. Поэтому

, откуда