Методы кодирования и декодирования сигналов

Опознавание своих объектов происходит в процессе обнаружения. Это означает, что в линии РЛО опознавание должно производится за время нахождения объекта в пределах диаграммы направленности антенны запросчика. Междупериодное накопление повышает вероятность обнаружения отметки опознавания, но для её формирования необходимо, чтобы линия запрос – ответ срабатывала на каждом периоде. Следовательно, кодирование сигналов должно осуществляться так называемыми «быстрыми кодами».

Необходимость кодирования сигналов в системе РЛО обусловлено следующими причинами:

1. Увеличение количества информации о воздушных объектах.

2. Повышение надежности работы линий опознавания за счет снижения вероятности ошибочного запуска ответчиков помехами.

3. Повышение имитоустойчивости системы опознавания.

Снизить эффективность системы радиолокационного опознавания про­тивник может двумя путями: подавить систему помехами или имитировать действующие в системе ответные коды сигнала. Высокая имитоустойчивость достигается применением достаточно сложного кодирования запросных и ответных сигналов.

В системах активного запроса и ответа (САЗО) применяются следующие виды кодирования :

1. Амплитудное кодирование, при котором формируются амплитудно – модулированные импульсы (АМИ).

2. Импульсно – частотное кодирование (ИЧК).

3. Бинарное кодирование (БК), частным случаем которого является импульсно – временное кодирование (ИВК).

4. Частотно – временное кодирование(ЧВК).

На рис.4.227 изображены различные виды кодирования.

Амплитудно – модулированные импульсы представляют собой высокочастотные колебания на частоте , длительностью , модулированные по амплитуда гармоническим колебанием кодовой частоты

, (4.123)

где m – коэффициент амплитудной модуляции.

Параметрами АМИ является кодовая частота .

Декодирование заключается в определении соответствия частоты модуляции его огибающей действующему коду.

Для надежного выделения кодовой частоты необходимо иметь 10 – 15 периодов колебаний. Следовательно минимальная кодовая частота:

При детектировании с сохранением закона модуляции необходимо осуществить обработку на промежуточной частоте в полосе

Для надежного различия сигналов с соседними кодовыми частотами их разность должна выбираться из условия неперекрытых первых лепестков боковых составляющих спектра:

Повышение кодовой частоты ведет к расширению спектра сигнала, что увеличивает требования к широкополосности тракта обработки.

Максимальное число кодов определится следующим образом:

. (4.124)

Увеличение числа кодов при заданных и может быть получено за счет увеличения длительности , что в свою очередь снижает скорость опознавания.

При использовании амплитудного кодирования ответных сигналов (ам-плитудно-модулированных импульсов - АМИ) в процессе дешифрации прове­ряется соответствие принятой кодовой частоты F_k частоте Fj, установленной по ключу. Проверка может быть выполнена с помощью набора переключаемых фильтров и порогового устройства (рис.4.228).

Рис.4.228.Схема проверки соответствия кода принятого

сигнала ожидаемому

Импульсно – временной код (ИВК) – это последовательность импульсов, временные интервалы между которыми являются параметрами кода. Первый импульс последовательности называется маркерным. Он фиксирует начало комбинации и может отличаться от остальных. Остальные импульсы размещаются на фиксированных временных позициях относительно маркерного импульса.

Кодовые комбинации могут выбираться двумя способами. При первом способе отбираются те комбинации, которые содержат i импульсов на n-1 позициях(кроме маркерного). Число таких комбинаций:

. (4.125)

При втором способе кодирования отбираются все возможные комбинации, содержащие на n-1 позициях от i=1 до (т-1) импульсов.

Число таких комбинацией:

. (4.126)

Декодирование ИВК может производится двумя способами. При первом способе факт дешифрации фиксируется в результате проверки наличия импульса на тех сигнальных позициях, на которых они должны быть. Такая проверка может быть выполнена, например, с помощью многоотводной линии задержки (ЛЗ), к отводам которой подключены схемы совпадения, открываемые в соответствии с действующим кодом ключа (рис.4.229)

Рис.4.229.Дешифрация ИВК

При втором способе осуществляется проверка наличия импульсов на тех позициях, где они должны быть, и их отсутствие там, где их быть не должно. При этом в схему дешифрации дополнительно вводят функциональные узлы «ИЛИ» и «НЕ», которые обеспечивают дешифрацию только в том случае, если импульсы есть на всех необходимых выводах и отсутствуют на всех свободных.

Дешифрация ответного сигнала, закодированного частотно – временным кодом, заключается в проверке временной расстановки и частоты кодовых радиоимпульсов. При использовании двух частот в составе кода, дешифрация реализуется путем создания двух частотных подканалов обработки. Разделение сигналов по подканалам осуществляется фильтрами сосредоточенной селекции. На выходах каналов могут быть установлены многоотводные линии задержки, выходы которых подключены к схемам совпадения. Схема дешифрации изображена на рис.4.230.

Рис.4.230 Схема дешифрации ответного сигнала, закодированного частотно-временным кодом

Принцип формирования «случайного» запросного сигнала

Примерная структура запросного сигнала общего имитостойкого опознавания показана на рис.4.231.

Рис.4.231 Структура имитостокого запросного сигнала общего имитостойкого опознавания

Отличие синхрогруппы данного режима необходимо для перевода ответ­чика в режим имитостойкого опознавания. Синхрогруппа состоит из 4-х им­пульсов на первой, второй, третьей и пятой позициях (1, 2, 3 и 4-й позициях при корабельном запросе). На шестой позиции, как и в первом режиме, форми­руется импульс ПБЛ, назначение которого аналогично рассмотренному ранее. Импульс ПК (переключения ключа) на седьмой временной позиции предназна­чен для автоматической смены ключей шифрования в период перехода на об­работку сигналов с действующего (старого) на последующий (новый) ключ шифрования. В запросчик и ответчик оба ключа шифрования вводятся с помо­щью специальных устройств. Время действия одного ключа шифрования и в запросчике, и в ответчике одно и то же.

Информационная часть запросного сигнала, формируемая начиная с 8 по 37 временные позиции, является его кодом (или номером). Она представляет собой сигнал на тридцати сигнальных позициях, на каждой из которых может формироваться или не формироваться с равной вероятностью импульсный сиг­нал.

Формирование этой части запросного сигнала осуществляется с помо­щью генератора случайных чисел (рис.4.232 и рис.4.233). Каждому случайному числу соответствует импульсы на определенных временных позициях. Число различных кодовых комбинаций при таком кодировании равно 2³⁰ , что при­близительно соответствует 10⁹ (точно 1079741824).

Рис.4.232. Структурная схема формирования запросных сигналов режима

Рис.4.233. Эпюры напряжений формирования зондирующих случайных сигналов режима

Код ответного сигнала зависит от кода запросного, причем ответных ко­дов относительно мало (всего 16). Один ответный код соответствует достаточно большой группе запросных кодов (2³⁰/2⁴) = 2²⁶, на такое количество запро­сных кодов ответчик ответил одним и тем же ответным кодом, однако номера запросных кодов при этом отнюдь не следуют друг за другом, запросные коды в каждом периоде разные по случайному закону.