РАДИОЛОКАТОР Российский патент 1997 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах управления воздушным и космическим движением, и в бортовых системах поиска и слежения.

Известен радиолокатор, представленный в книге "Основы радиолокации" Финкельштейна. М. Сов. радио 1983, стр. 21, рис. 1.5.

Он работает в импульсном режиме и режиме кругового обзора.

Он состоит из синхронизатора, импульсного передатчика, антенного переключателя, антенны, привода, датчика азимутальных меток и индикатора.

Однако, при увеличении частоты излучения зондирующих импульсов для исключения неоднозначности определения дальности необходимо применять дополнительную сложную и громоздкую аппаратуру.

Известен радиолокатор, представленный в книге "Радиотехнические системы". М. Высшая школа, 1990 г. Ю.М.Казаринов, стр. 194-198. Он также состоит из синхронизатора, импульсного передатчика, антенного переключателя, антенны, привода, датчика азимутальных меток и индикатора.

Импульсный передатчик, управляемый синхронизатором, может формирователь зондирующие импульсы частотой, например, 10-50 кГц, которые через антенный переключатель, антенну излучаются в пространство. Отраженная от объекта электромагнитная энергия вновь поступает в антенну, вращающуюся с помощью привода, и через антенный переключатель, осуществляющий разделение излучаемой и принимаемой электромагнитной энергии, поступает в приемник. В приемнике осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы и выделение сигнала от движущейся цели относительно других сигналов. Выделенный сигнал поступает в индикатор для отображения, куда также поступают азимутальные метки с жестко связанного с приводом датчика азимутальных меток, представленного на стр. 414 рис. 18.16.

Однако для исключения неоднозначности определения дальности необходимо использовать дополнительные сложные узлы, обеспечивающие измерение дальности.

В предлагаемом изобретении осуществляется однозначное определение дальности до целей при повышенной частоте излучения импульсного генератора.

Достигается это благодаря тому, что введены счетчик, дешифратор, четыре инвертора, четыре элемента совпадения, три линии задержки и преобразователь дальности, при этом выход синхронизатора соединен с первым входом первого элемента совпадения и через первый инвертор с первым входом второго элемента совпадения, также выход синхронизатора, через последовательно включенные счетчик, дешифратор и второй инвертор соединен со вторым входом первого элемента совпадения, выход которого соединен с входом импульсного передатчика, выход дешифратора подключен через первую линию задержки к первому входу преобразователя дальности, выход которого соединен с третьим входом индикатора, второй вход преобразователя дальности подключен к выходу третьего элемента совпадения, первый вход которого соединен через вторую линию задержки с выходом второго элемента совпадения, а второй вход третьего элемента совпадения подключен к выходу четвертого элемента совпадения, первый вход которого соединен с выходом приемника, который соединен также с входом третьей линии задержки, выход которой соединен со вторым входом второго элемента совпадения и с входом третьего инвертора, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента совпадения, к тому же выход приемника соединен через четвертый инвертор с третьим входом второго элемента совпадения.

На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 синхронизатор; 2 - счетчик; 3 дешифратор; 4 инвертор; 5 элемент совпадения; 6 импульсный передатчик; 7 антенный переключатель; 8 антенна; 9 привод; 10 датчик азимутальных меток; 11 инвертор; 12 линия задержки; 13,14 элементы совпадения; 15 приемник; 16,17 инверторы; 18 линия задержки; 19 - элемент совпадения; 20 преобразователь дальности; 21 линия задержки; 22 - индикатор.

При этом выход синхронизатора 1 соединен с первым входом элемента совпадения 5, и через инвертор 16 с первым входом элемента совпадения 13 и через счетчик 2, дешифратор 3, инвертор 4 со вторым входом элемента совпадения 5, выход которого соединен с входом импульсного передатчика 6, имеющего выход, соединенный с первым входом антенного переключателя 7, второй вход, первый и второй выходы которого соединены с выходом антенны 8, через приемник 15 со вторым входом индикатора 22 и с входом антенны 8, жестко связанный с приводом 9, имеющим жесткую связь с датчиком азимутальных меток 10, выход которого соединен с третьим входом индикатора 22, а выход дешифратора 3 также соединен через линию задержки 21 с первым входом преобразователя дальности 20, имеющего выход, соединенный с третьим входом индикатора 22, и вход, соединенный с выходом элемента совпадения 19, первые и вторые входы которого соответственно соединены через линию задержки 18 с выходом элемента совпадения 13 и с выходом элемента совпадения 14, имеющего первый и второй входы соответственно соединенные с выходом приемника 15 и через инвертор 17, линию задержки 12 с этим же выходом приемника 15, соединенным также через инвертор 11 с третьим входом элемента совпадения 13, второй вход которого соединен с вышеупомянутым выходом линии задержки 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Синхронизатор 1 выдает управляющие импульсы, которые проходят через схему совпадения 5 на вход импульсного передатчика 6. Эти импульсы считываются счетчиком 2, и когда он зафиксирует определенное количество импульсов, например, 30, срабатывает дешифратор 3. Счетчик 2 осуществляет счет только до строго определенной величины, зависящей от количества импульсов в пачке и фиксирует количество этих импульсов, и поэтому он не требует управления для установки в исходное состояние и сам устанавливается в нуль. Управляющие импульсы с синхронизатора 1 следует с определенной частотой.

За время, равное максимальному времени запаздывания, отраженного от объекта сигнала синхронизатор, например, может сформировать 30 импульсов. Таким образом, на выходе инвертора 16 положительный сигнал будет иметь место только в период интервалов между импульсами. В момент фиксации 30 импульса положительный сигнал с выхода дешифратора 3 поступает в инвертор 4, на выходе которого в этот момент будет отсутствовать сигнал, и будет выдаваться запрет на прохождение импульса с синхронизатора 1 через элемент совпадения 5. Одновременно положительный сигнал с выхода дешифратора 3 поступает через линию задержки 21 на первый вход преобразователя дальности 20. Линия задержки 21 задерживает сигнал на время t₂-t₁ (см. фиг.2). Так, каждый раз через 30 синхроимпульсов, будут выдаваться запреты на излучение импульса передатчиком 6. Следовательно, будут формироваться пачки импульсов по 30 импульсов в каждый (см. фиг.2). На фиг.2 представлены две пачки импульсов 23 и 24 с интервалом 25 между ними. Момент t₂ середины интервала между пачками принимается за начало отсчета дальности. Зондирующие импульсы с импульсного передатчика 6, следующие, например, с частотой 15 кГц, поступают через антенный переключатель 7 в антенну 8 и излучаются в пространство. От объекта отражаются пачки электромагнитных сигналов с интервалом t₃-t₁ (см. фиг.2), которые вновь поступают в антенну 8, и далее через антенный переключатель 7, разделяющий излучаемую и принимаемую электромагнитную энергию. Эти пачки поступают в приемник 15. Приемник 15 осуществляет преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы, то есть в пачки сигналов, в процессе выделения их от других мешающих сигналов (например, от неподвижных объектов). Длительность зондирующих импульсов, формируемых в передатчике, может оставлять значение, например, 0,1 мк сек. Поэтому при частоте импульсов 15 кГц и интервале между ними 70 мкс, такая длительность зондирующего импульса практически не создаст существенных помех при приеме и отработке отраженных сигналов. Направление определяется с помощью датчика азимутальных меток, жестко связанного с приводом 9, осуществляющим вращение антенны 8 в режиме кругового обзора. Этот датчик выдает азимутальные метки в индикатор 22. Определение дальности осуществляется следующим образом.

В связи с задержкой сигнала в линии задержки 21 на время, равное половине интервала между пачками на первый вход преобразователя дальности 20 поступает сигнал в момент времени t₃ (cм. фиг.2). Пачка с выхода приемника 15 задерживается с помощью линии задержки 12 на время, равное половине интервала между пачками и поступает на второй вход схемы совпадения 13. Таким образом, последний импульс в пачке совпадет с серединой интервала между пачками. В момент этой середины на выходе инвертора 11 будет присутствовать положительный сигнал, который поступает на третий вход схемы совпадения 13, которая сработает при наличии положительного сигнала с выхода инвертора 16, поступающего на первый вход схемы совпадения 13. Последний фиксирует отсутствие излучения импульса длительностью, например, 0,1 мк сек.

Как отмечалось ранее, это не создаст существенных помех при приеме. Однако это необходимо, так как в момент излучения импульса в пачке через антенный переключатель 8 незначительная часть электромагнитной энергии может просочиться в приемник 15 и создать ложную помеху. Таким образом, фиксация отраженного сигнала осуществляется на выходе схемы совпадения 13 в момент середины между пачками. Так как сигнал на первый вход преобразователя дальности 20 поступает в момент времени t₃ (см.фиг.2), что соответствует первому импульсу в пачке, то сигнал с выхода схемы совпадения 13 также задерживается на время, равное половин интервала между пачками, и в момент наличия первого сигнала в отраженной пачке поступает на второй вход элемента совпадения 19.

На первый вход элемента совпадения 19 поступает сигнал с выхода элемента совпадения 14, который срабатывает в момент первого импульса в пачке с приемника 15 при поступлении с инвертора 17 положительного сигнала на первый вход элемента 14. Таким образом, с выхода элемента совпадения 19 в момент прихода первого импульса в пачке, на второй вход преобразователя дальности 20 поступает сигнал. Преобразователь дальности определяет временное рассогласование между сигналами, поступающими на его входы, аналогично преобразователю дальности, используемому в импульсном радиолокаторе. Это временное рассогласование, представляющее собой информацию о дальности, поступает в индикатор 22 для отображения дальности, в момент поступления сигналов с приемника 15 на этот индикатор.

На фиг.3 представлена временная диаграмма.

Итак, в предлагаемом радиолокаторе обеспечивается надежность при увеличении частоты следования зондирующих импульсов, что позволяет использовать его в системах поиска, слежения и обнаружения, в том числе и в бортовых условиях. Частота импульсов может составлять 15-20 кГц при дальности обнаружения 300-600 км. Это обеспечивает большое количество отраженных сигналов, что улучшает вероятность выделения целей. В связи с этим без уменьшения точности определения дальности, уменьшаются габариты и вес передатчика, увеличивается скорость обзора, и улучшается точность определения скоростей целей в приемнике, улучшается качество многоцелевого сопровождения целей.

Радиолокатор осуществляет однозначное определение дальности до целей при пpомышенной частоте излучения импульсного генератора благодаря тому, что введены счетчик, дешифратор, четыре инвертора, четыре элемента совпадения, три линии задержки и преобразователь дальности, при этом выход синхронизатора соединен с первым входом первого элемента совпадения и через первый инвертор - с первым входом второго элемента совпадения, также выход синхронизатора, через последовательно включенные счетчик, дешифратор и второй инвертор соединен со вторым входом первого элемента совпадения, выход которого соединен с входом импульсного передатчика, выход дешифратора подключен через первую линию задержки к первому входу преобразователя дальности, выход которого соединен с третьим входом индикатора, второй вход преобразователя дальности подключен к выходу третьего элемента совпадения, первый вход которого соединен через вторую линию задержки с выходом второго элемента совпадения, а второй вход третьего элемента совпадения подключен к выходу четвертого элемента совпадения, первый вход которого соединен с выходом приемника, который соединен также с входом третьей линии задержки, выход которой соединен со вторым входом второго элемента совпадения и с входом третьего инвертора, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента совпадения, к тому же выход приемника соединен через четвертый инвертор с третьим входом второго элемента совпадения. 3 ил.

Радиолокатор, содержащий импульсный передатчик, антенну, антенный переключатель, привод, датчик азимутальных меток, индикатор, приемник и синхронизатор, выход импульсного передатчика соединен с первым входом антенного переключателя, второй вход, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходу антенны, входу приемника и к входу антенны, жестко связанной с приводом, который жестко связан с датчиком азимутальных меток, выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого соединен с выходом приемника, отличающийся тем, что введены счетчик, дешифратор, четыре инвертора, четыре элемента совпадения, три линии задержки и преобразователь дальности, при этом выход синхронизатора соединен с первым входом первого элемента совпадения и через первый инвертор с первым входом второго элемента совпадения, также выход синхронизатора через последовательно включенные счетчик, дешифратор и второй инвертор соединен с вторым входом первого элемента совпадения, выход которого соединен с входом импульсного передатчика, выход дешифратора подключен через первую линию задержки к первому входу преобразователя дальности, выход которого соединен с третьим входом индикатора, второй вход преобразователя дальности подключен к выходу третьего элемента совпадения, первый вход которого соединен через вторую линию задержки с выходом второго элемента совпадения, а второй вход третьего элемента совпадения подключен к выходу четвертого элемента совпадения, первый вход которого соединен с выходом приемника, который соединен также с входом третьей линии задержки, выход которой соединен с вторым входом второго элемента совпадения и с входом третьего инвертора, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента совпадения, выход приемника соединен через четвертый инвертор с третьим входом второго элемента совпадения.