Принципы поляризационной обработки сигналов на фоне помех

 

Под поляризационной обработкой понимается некоторый способ объединения поляризационных каналов многоканальной по поляризации РТС. Принципы поляризационной обработки можно сформулировать на основании общих принципов пространственно-временной обработки:

- подавление помех путем междуканального вычитания коррели­рованных ортогонально поляризованных составляющих мешающих коле­баний (из лучений и отражений);

- накопление сигнала путем междуканального сложения (коге­рентного или некогерентного) коррелированных ортогонально поляри­зованных составляющих отраженного сигнала.

Ниже приводятся примеры подавления активных шумовых помех с несовершенной поляризационной структурой и мешающих отражений от гидрометеоров, а также примеры когерентного и некогерентного накопления сигнала по поляризационным каналам РЛС.

 

а) Поляризационная автокомпенсация активной шумовой помехи в главном лепестке диаграммы направленности антенны

 

Основой когерентной компенсации мешающего излучения, приня­того по главному лепестку диаграммы направленности антенны, явля­ется сильная междуканальная корреляция ортогонально поляризованных составляющих помехи с несовершенной поляризационной структу­рой. Схема поляризационного автокомпенсатора мешающего излучения показана на рис. 11.9.

 

Рис. 11.9. Схема поляризационной когерентной автокомпенсации активной шумовой помехи с несовершенной поляризационной структурой, действующей по главному лепестку диаграммы направленности антенны.

 

Эффективность поляризационной автокопенсации с несовершенной поляризационной структурой определяется отличием от единицы коэф­фициента междуканальной корреляции ее ортогонально поляризованных составляющих, что в основном определяется неидентичностью кана­лов формирования и преобразования этих составляющих. Полагая ко­эффициент корреляции ортогонально поляризованных составляющих равным 0,99; 0,999; 0,9999, находим соответствующие им значения эффективности поляризационной компенсации

 

 

Подавления сигнала можно избежать, если его поляризационная структура, которой можно управлять, отличается от поляризационной структуры помехи.

 

б) Подавление мешающих отражений от гидрометеоров

 

Основой подавления мешающих отражений от гидрометеоров явля­ется сильная корреляция ортогонально поляризованных составляющих рассеянного поля благодаря осевой симметрии элементарных отража­телей. Схема поляризационного автокомпенсатора мешающих отра­жений от гидрометеоров показана на рис. 11.10.

 

Рис. 11.10. Схема поляризационного автокомпенсатора мешающих отражений от гидрометеоров.

 

Другой вариант подавления мешающих отражений от гидрометеоров основан на использовании зондирующего сигнала с круговой поляри­зацией (правой или левой). При этом поляризационная структура меша­ющих отражений характеризуется противоположным направлением враще­ния вектора напряженности электрического (или магнитного) поля. Если поляризация приемной антенны совпадает с поляризацией переда­ющей антенны, то мешающие отражения от гидрометеоров с ортогональ­ной поляризацией по отношению к приемной антенне не будут приняты (рис. 11.11), что является проявлением поляризационной режекции приемной антенны (спектральная интерпретация механизма когерентной компенсации мешающих отражений от гидрометеоров).

 

Рис. 11.11. Пояснение механизма поляризационной режекции мешающих отражений от гидрометеоров при использовании круговой поляризации зондирующего сигнала.

 

В действительности форма гидрометеоров по ряду причин (поле тяготения, сопротивление воздуха, ветер, турбулентность атмосфе­ры и др.) отличается от строго сферической и не характеризуется строгой осевой симметрией по отношению к РЛС. Поэтому в рассеян­ном поле, кроме основной, присутствует ортогонально поляризован­ная составляющая, что ведет к снижению коэффициента межканальной корреляции ортогонально поляризованных составляющих рассеянного поля и, как следствие, к снижению эффективности подавления мешающих отражений от гидрометеоров. Эксперимент показывает, что коэффициент подавления мешающих отражений от дождя составляет 15-18 дБ (30-60 раз) в дециметровом диапазоне длин волн и всего 6-7 дБ (3-5 раз) в сантиметровом диапазоне длин волн.

 

в) Когерентное объединение (накопление) сигнала в поляризационных каналах

 

Основой когерентного объединения сигнала в поляризационных каналах многоканальной по поляризации РЛС является его сильная межканальная корреляция, характерная для объектов наблюдения с жесткой конструкцией. При этом оптимальная процедура объединения сигналов с разных каналов сводится к их взвешенному когерентному накоплению (рис. 11.12).

 

Рис. 11.12. Схема когерентного объединения сигнала в поляризационных каналах

 

Максимально возможная эффективность когерентного поляризацион­ного объединения сигналов определяется числом поляризационных ка­налов:

 

 

Полный поляризационный прием подразумевает наличие четырех поляризационных составляющих принятого сигнала ().

Неполный поляризационный прием подразумевает наличие двух по­ляризационных составляющих принятого сигнала: нечетных () или четных ().

 

г) Некогерентное объединение (накопление) сигнала в поляризационных каналах

 

Оптимальная процедура некогерентного объединения сигналов с разных каналов сводится к их взвешенному некогерентному накоплению (рис. 11.13).

 

Рис. 11.13. Схема некогерентного объединения сигнала в поляризационных каналах

 

Максимально возможная эффективность некогерентного объединения поляризационных каналов уступает когерентному: