Адаптивная пространственная фильтрация активных помех

Отсутствие априорной информации о местоположении, количестве и спектральных характеристиках активных помех, а также изменчивость уровней и структуры поля этих помех затрудняют использование для помехозащиты в декаметровом диапазоне волн устройств пространственной фильтрации с постоянными парамет­рами. В этих условиях весьма эффективной может ока­заться адаптивная обработка, позволяющая в зависимости от по­меховой обстановки изменять форму ДН приемной антенны, а при необходимости и параметры системы временной обработки.

В последнее время в РЛС декаметрового диапазона находят применение адаптивные приемные антенные решетки.

В приемных антенных решетках адаптивное управление ДН осуществляется регулировкой амплитуд и фаз напряжений сигна­ла и помехи , снимаемых с выходов отдельных элементов (или групп элементов) решетки, что эквивалентно умножению этих напряжений на соответствующие комплексные весовые коэффициенты . В простейшем случае – приеме узкополосных сигналов (т.е. таких, у которых произведе­ние полосы П на максимальную, разность запаздываний до различ­ных точек антенной системы значительно меньше единицы) – адаптивная обработка заключается в весовом суммировании смеси (рис. 9.5),

Рис. 9.5. Структурная схема адаптивной обработки сигналов

т.е.

где знак *Т означает комплексную сопряженность

При условии, что число каналов приема превышает число источников, соответствующим выбором весовых коэффициентов можно осуществить когерентное межэлементное накопление полез­ного сигнала, приходящего с определенного направления, и ком­пенсацию помех, приходящих с других направлений. При этом формируется ДН приемной антенны, у которой главный луч уста­новлен в направлении прихода полезного сигнала, а в направле­ниях прихода помех образуются нули ДН.

Роль межэлементного накопления тем выше, чем меньше раз­личаются между собой амплитуды сигналов , принимаемых от­дельными элементами. Если сигнал принимается в основном одной остронаправленной антенной, а остальные элементы представляют собой слабонаправленные антенны, предназначенные для приема помех, межэлементное накопление существенной роли не играет.

Если условие не выполняется, то амплитудно-фазо­вые соотношения между ЭДС, наводимыми в отдельных элементах решетки, оказываются различными для разных составляющих частотного спектра сигнала (помехи). Для обеспечения эффектив­ной весовой обработки всех составляющих спектра в цепи каждого элемента включают линии задержки с отводами. Снимаемые с них напряжения суммируются с учетом весовых коэффициентов.

Весовые коэффициенты, оптимизирующие систему в соответствии с заданным критерием качества, формируются с помощью про­цессора или аналоговых устройств с корреляционной обратной связью по определенным алгоритмам.

Применение адаптивных антенных систем (ААС) в декаметровом диапазоне имеет ряд существенных особенностей, которые в первую очередь связаны со структурой поля помех. В декаметро­вом диапазоне структура поля помех имеет, как правило, флукту­ирующий характер, что обусловлено такими особенностями их распространения, как многолучевость и рассеяние на неоднородностях ионосферы. Вследствие этого амплитудно-фазовые соотноше­ния между напряжениями в отдельных антеннах ААС не остаются постоянными и подвержены флуктуациям (быстрым и мед­ленным).

В декаметровом диапазоне интервал автокорреляции быстрых флуктуации составляет обычно от долей секунд до нескольких секунд. В этих условиях считают необходимым, чтобы в ААС время установления оптимальных весовых коэффициентов, обеспечивающих эффективное подавление помех (т. е. время адаптации), было значительно меньше 1.

Быстрые флуктуации структуры поля помех обусловливают необходимость повышения требований к быстродействию системы адаптации при работе в декаметровом диапазоне волн. Эти тре­бования считают, однако, сравнительно невысокими и вполне реа­лизуемыми, особенно учитывая, что узкополосный характер дей­ствующих в декаметровом диапазоне сигналов и помех создает благоприятные условия для использования в системах адаптации этого диапазона цифровых методов обработки.

Таким образом, применение адаптивной пространственной фильтрации активных помех в декаметровом диапазоне вполне ре­ализуемо при использовании не только аналоговых, но и цифро­вых методов обработки информации. В последнем случае рассма­триваемые при обработке величины (помехи, сигналы, веса) яв­ляются функциями дискретного времени.

Основные принципы адаптивной пространственной фильтрации рассмотрим на примере адаптивных антенных систем с корреляционными обратными связями (ААС с КОС),использующих гра­диентные алгоритмы и получивших широкое рас­пространение.