РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01S13/42 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) автономных и командных систем управления, предназначенных для обнаружения сигналов от целей и измерения их координат при наличии естественных и организованных радиопомех.

Развитие радиолокационной техники направлено на дальнейшее повышение качественных показателей РЛС, прежде всего, дальности обнаружения, разрешающей способности и помехозащищенности по отношению к естественным и организованным помехам. Важным шагом в этом направлении является применение сложных сигналов, т.е. сигналов с внутриимпульсной модуляцией, среди которых наиболее перспективными, в особенности, для РЛС автономных и телеуправляемых систем управления, представляются сигналы с внутриимпульсной фазовой манипуляцией (ФМ) двоичным многоразрядным кодом, допускающие органичное использование цифровых методов формирования и обработки сигналов.

Известна РЛС по заявке Великобритании N 1514158, МПК G 01 S 9/233, публикация 14.06.78, которая содержит приемопередатчик, способный излучать и принимать сигналы с фазовой манипуляцией или частотной модуляцией, блок ограничения сигналов, устройство сжатия импульсов и пороговый блок. В известной РЛС отраженные от цели сигналы после ограничения по амплитуде сжимаются по времени в согласованном фильтре, построенном на основе линии задержки с отводами, и затем обнаруживаются в пороговом блоке. Недостатком этой РЛС является работа на одной частоте и, как следствие, недостаточная помехозащищенность по отношению к прицельным шумовым помехам.

Известна РЛС по патенту США N 4338604, МПК G 01 S 13/24, публикация 06.07.82, которая наиболее близка по технической сущности к предлагаемому устройству и принята в качестве прототипа. Устройство-прототип допускает перестройку несущей частоты от импульса к импульсу по произвольному закону и использует сигналы с внутриимпульсной фазовой манипуляцией двоичным многоразрядным кодом. РЛС построена по когерентному принципу и содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник и выходное устройство отображения, причем передатчик выполнен на основе последовательно соединенных возбудителя, фазового манипулятора и усилителя мощности, управляемых блоком перестройки частоты, генератором кодов и импульсным модулятором соответственно, а приемник содержит усилитель высокой частоты, декодирующее устройство, первый смеситель и второй смеситель (фазовый детектор), причем блок перестройки частоты подключен к управляющему входу возбудителя, генератор кодов соединен с управляющими входами фазового манипулятора и декодирующего устройства, выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, а выход опорной частоты возбудителя со входом опорной частоты фазового детектора.

Благодаря применению сложных ФМ-сигналов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу эта РЛС обладает высокой помехозащищенностью по отношению к ответным и прицельным по частоте помехам, однако помехозащищенность ее по отношению к организованным пассивным помехам - облакам дипольных отражателей (ДО), а также в сложной помеховой ситуации, когда применяются одновременно активные прицельные по частоте помехи и ДО, является недостаточной. Другим недостатком РЛС-прототипа, который также в конечном счете приводит к недостаточной помехозащищенности, является введение устройства сжатия ФМ-сигналов ("декодирующего" устройства) в приемник и включение его непосредственно за усилителем высокой частоты, так что сжатие ФМ-сигналов в прототипе выполняется на частоте принимаемых сигналов, что ограничивает возможности его реализации сравнительно малыми длительностями сложных сигналов (до 10-20 мкс).

Технической задачей изобретения является повышение помехозащищенности РЛС при работе в сложных помеховых условиях: одновременном присутствии ответных и прицельных по частоте помех, а также организованных пассивных помех.

Для достижения заявленного технического результата в РЛС осуществляется проверка наличия прицельных помех на несущей частоте в данном периоде повторения, в процессе перестройки частоты от периода к периоду выявление одной или нескольких частот, свободных от прицельных помех, работа РЛС на одной из этих частот в когерентном режиме с разрешением по допплеровским частотам, измерение ширины спектра межпериодных флюктуаций комплексной амплитуды отраженных сигналов и селекция сигналов от пассивных помех вида облако ДО по ширине спектра межпериодных флюктуаций.

Сущность изобретения заключается в том, что в РЛС, содержащую последовательность соединенные синхронизатор, блок перестройки частоты, возбудитель, фазовый манипулятор, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты, блок фазовых детекторов, а также генератор кодов и импульсный модулятор, причем вход усилителя высокой частоты подключен к третьему плечу антенного переключателя, генератор кодов и импульсный модулятор соединены с управляющими входами фазового манипулятора и усилителя мощности соответственно, выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, а выход опорной частоты возбудителя со входом опорной частоты, в блок фазовых детекторов введены последовательно соединенные амплитудный детектор, обнаружитель помехи, блок анализа и управления частотами, последовательно соединенные по двум каналам цифровой согласованный фильтр, блок стробирования по дальности, формирователь комплексной огибающей и многоканальный фильтр допплеровских частот, последовательно соединенные блок объединения квадратур, первый блок сравнения с порогом, устройство первичной обработки, устройство вторичной обработки, дальномер, последовательно соединенные второй блок сравнения с порогом и классификатор, а также многоканальный детектор частотных составляющих, вход которого соединен по n каналам с выходом многоканального фильтра допплеровских частот, а выход со входом второго блока сравнения с порогом. Вход амплитудного детектора подключен к выходу усилителя промежуточной частоты приемника, выход блока анализа и управления частотами ко второму входу блока перестройки частоты, второй выход которого соединен со вторым входом блока анализа и управления частотами, третий вход которого соединен с третьим выходом устройства вторичной обработки, второй выход которого подключен ко второму входу антенны, второй выход которой соединен со вторым входом устройства первичной обработки, третий вход которого объединен с первыми входами импульсного модулятора и генератора кодов и подключен к третьему выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с третьим входом генератора кодов, 4-ми входами устройства первичной обработки, дальномера, цифрового согласованного фильтра, третий вход которого соединен с выходом генератора кодов, а выходы с блоком объединения квадратур. Выход блока объединения квадратур через первый блок сравнения с порогом соединен со вторым входом дальномера, выход которого подключен к третьему управляющему входу блока стробирования по дальности. Выходы фазового детектора соединены с соответствующими входами цифрового согласованного фильтра, выход классификатора подключен ко второму входу устройства вторичной обработки. Четвертый выход синхронизатора подключен ко второму входу генератора кодов и третьему входу дальномера, а пятый выход синхронизатора ко второму входу усилителя промежуточной частоты и второму входу обнаружителя помехи.

Возбудитель содержит nf кварцевых генераторов, подключенных к соответствующим стробируемым усилителям, управляющие входы которых подключены к первому выходу блока перестройки частоты, а выходы подключены ко входу умножителя частоты на n₁, выход которого подключен ко входам первого умножителя на n₂ и смесителя, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора опорной частоты, другой выход которого подключен ко входу третьего умножителя частоты на n₂, причем выход смесителя соединен со входом второго умножителя частоты на n₂, выход которого является первым (сигнальным) выходом возбудителя. Выходы второго и третьего умножителей частоты на n₂ служат, соответственно, выходами гетеродинных колебаний и опорной частоты возбудителя.

Блок перестройки частоты РЛС реализован на основе последовательно соединенных генератора шума, усилителя-ограничителя, коммутатора, управляющий вход которого служит вторым входом блока перестройки частоты, счетчика, схемы И, регистра и дешифратора, выход которого является первым выходом блока перестройки частоты, вторым выходом которого является выход регистра, а первым входом управляющий вход схемы И.

Блок анализа и управления частотой содержит схему И, управляющий вход которой через инвертор подключен к первому входу блока анализа и управления частотой, второй вход которого подключен к сигнальному входу схемы И, а третий вход и выход соответственно ко входу и выходу оперативного запоминающего устройства, второй вход которого подключен к выходу схемы И.

Устройство первичной обработки содержит n-1 последовательно соединенных регистров, сигнальный вход первого из которых служит первым входом устройства, входы и выходы каждого регистра подключены к соответствующим отдельным входам сумматора, выход которого через цифровой компаратор соединен со входом блока оценки, выходы которого подключены к сигнальным входам измерителя дальности и измерителя азимута. Выходы обоих измерителей подключены к соответствующим входам оперативного запоминающего устройства целей, выход которого является выходом устройства первичной обработки, вторым и третьим входами которого служат вторые входы соответственно, измерителя азимута и измерителя дальности, третий вход которого, соединенный с управляющими входами сдвиговых регистров, служит четвертым входом устройства.

Первый вход дальномера соединен с установочным входом реверсивного счетчика и управляющего входом ключевой схемы, выход которой соединен со счетным входом реверсивного счетчика, а вход с выходом дискриминатора дальности, первый вход которого является вторым входом дальномера, третьим и четвертым входами которого являются, соответственно, второй и третий входы преобразователя код-временной интервал, первый вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, а выход служит выходом дальномера и соединен со вторым входом дискриминатора дальности.

На фиг.1 представлена структурная схема РЛС; на фиг.2 структурная схема возбудителя (В); на фиг.3 структурная схема блока перестройки частоты (БПЧ); на фиг. 4 структурная схема синхронизатора (С); на фиг.5 осцилограммы сигналов на выходах синхронизатора; на фиг.6 структурная схема блока анализа и управления частотой (БАУЧ); на фиг.7 структурная схема цифрового согласованного фильтра (ЦСФ); на фиг.8 структурная схема устройства первичной обработки (УПО); на фиг. 9 блок-схема алгоритма устройства вторичной обработки (УВО), реализуемого на ЦВМ; на фиг.10 структурная схема дальномера (Д).

На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 антенна (А); 2 антенный переключатель (АП), выполненный, например, в виде ферритового Y-циркулятора; 3 усилитель мощности (УМ) СВЧ-усилитель с импульсной модуляцией, реализуемый в зависимости от требуемой мощности и полосы усиливаемых частот на основе электровакуумного прибора (амплитрон, лампа бегущей волны, многолучевой клистрон и т.п.) или полупроводникового прибора (см. например, Справочник по радиолокации/ под ред. М.Сколник. М. Сов.радио. 1979. т.3, с.19-52); 4 фазовый манипулятор (ФМ), выполненный, например, по схеме, приведенной в описании к патенту США N 4338604, причем в качестве линии задержки может использоваться отрезок полоскового волновода, коммутируемый СВЧ-диодами, которые управляются импульсами, поступающими от генератора кода (см. ниже); 5 возбудитель (В), структурная схема которого представлена на фиг.2; 6 - импульсный модулятор (ИМ) в зависимости от схемы УМ реализуется по известным схемам (Справочник по радиолокации, т.3. с.103-107, рис.43-45); 7 генератор кодов (ГК) реализуется по схеме, содержащей последовательно включенные вентиль синхроимпульсов и сдвиговый регистр с обратными связями через сумматоры по модулю 2 для формирования псевдослучайной М-последовательности (см. Яковлев В.В. Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины. Л. Машиностроение. 1974. С. 147-153); 8 блок перестройки частоты (БПЧ), структурная схема которого приведена на фиг.3; 9 синхронизатор (С), структурная схема которого приведена на фиг.4, а на фиг.5 представлены осциллограммы сигналов на его выходах; 10 усилитель высокой частоты (УВЧ), реализуемый в виде транзисторного СВЧ-усилителя; 11 смеситель (СМ), выполненный в виде балансного смесителя (Справочник по радиолокации, т.3, с.144); 12 усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 13 блок фазовых детекторов (ФД), представляющий собой блок из двух идентичных фазовых детекторов (с видеоусилителями на выходах), на которые опорное напряжение подается со сдвигом 90^o (на один относительно второго); 14 амплитудный детектор (АД); 15 обнаружитель помехи (ОП), который может быть выполнен в виде последовательного соединения порогового блока (на основе компаратора), стробируемого управляющими сигналами от синхронизатора 9, и счетчика числа превышений порога (наличие по крайней мере "k" превышений порога в "m" моментах времени в течение одного периода повторения в нерабочем интервале дальностей является признаком наличия непрерывной помехи на данной частоте); 16 блок анализа и управления частотами (БАУЧ), структурная схема которого приведена на фиг.6; 17 цифровой согласованный фильтр (ЦСФ), структурная схема которого приведена на фиг.7; 18 блок стробирования по дальности (БСД), представляющий собой совокупность двух идентичных стробируемых видеоусилителей; 19 формирователь комплексной огибающей (ФКО), состоящий из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит включенные последовательно биполярный пиковый детектор, расширитель и фильтр нижних частот; 20 - многоканальный фильтр допплеровских частот (МФДЧ), представляющий собой совокупность из n узкополосных фильтров с примыкающими друг к другу частотными характеристиками, причем полоса пропускания одного фильтра равна , а общий частотный диапазон, перекрываемый МФДЧ, равен F_n; 21 блок объединения квадратур (БОК), состоящий из двух квадраторов (функциональных преобразователей, выполняющих возведение в квадрат) и сумматора; 22 первый блок сравнения с порогом (БСП₁), который реализуется на основе компаратора; 23 устройство первичной обработки (УПО), представляющее собой устройство обнаружения пачек импульсов (по правилу "k" из "n") и измерения координат цели в процессе обзора (дальности и азимута), которое может быть выполнено по схеме, приведенной на фиг.8; 24 устройство вторичной обработки (УВО), в котором производится накопление результатов первичного обнаружения за M обзоров и определяются усредненные координаты целей и которое может быть выполнено в виде ЦВМ, реализующей алгоритм, представленный на фиг.9; 25 дальномер (Д), функциональная схема которого приведена на фиг. 10; 26 многоканальный детектор частотных составляющих (МДЧС), представляющий собой совокупность из n амплитудных детекторов, подключенных к выходам соответствующих фильтров МФДЧ 20; 27 второй блок сравнения с порогом (БСП₂), реализуемый на основе компаратора, вход которого с помощью электронного коммутатора подключается поочередно к n выходам МДЧС; 28 - классификатор (Кл), который может быть реализован на основе счетчика со сбросом при наличии пропуска в последовательности импульсных сигналов превышения порога, если число следующих подряд импульсов не превосходит l₀, в противном случае формирующего сигнал переполнения.

На схеме по фиг.1 последовательно включены синхронизатор 9, блок 8 перестройки частоты, возбудитель 5, фазовый манипулятор 4, усилитель 3 мощности, антенный переключатель 2 и антенна 1, последовательно включены усилитель 10 высокой частоты, подключенный к третьему плечу антенного переключателя 2, смеситель 11, усилитель 12 промежуточной частоты, блок фазовых детекторов 13, последовательно соединены амплитудный детектор 14, обнаружитель 15 помехи и блок 16 анализа и управления частотами, последовательно соединены по двум каналам цифровой согласованный фильтр 17, блок 18 стробирования по дальности, формирователь 19 комплексной огибающей, многоканальный фильтр 20 допплеровских частот, последовательно соединены блок 21 объединения квадратур, первый блок 22 сравнения с порогом, устройство 23 первичной обработки, устройство 24 вторичной обработки и дальномер 25, последовательно соединены второй блок 27 сравнения с порогом и классификатор 28, причем n выходов многоканального фильтра 20 допплеровских частот соединены через многоканальный детектор 26 частотных составляющих с соответствующими входами второго блока 27 сравнения с порогом, вход амплитудного детектора 14 подключен к выходу усилителя 12 промежуточной частоты. Выход блока 16 анализа и управления частотами подключен ко второму входу блока 8 перестройки частоты, второй выход которого соединен со вторым входом блока 16 анализа и управления частотами, третий вход которого соединен с третьим выходом устройства 24 вторичной обработки, второй выход которого подключен ко второму входу антенны 1, второй выход которой соединен со вторым входом устройства 23 первичной обработки, третий вход которого объединен с первыми входами импульсного модулятора 6 и генератора 7 кодов и подключен к третьему выходу синхронизатора 9, второй выход которого соединен с третьим входом генератора 7 кодов, четвертым входом устройства 23 первичной обработки, четвертым входом дальномера 25 и четвертым входом цифрового согласованного фильтра 17, третий вход которого соединен с выходом генератора 7 кодов, а выходы с блоком 21 объединения квадратур. Выход блока 21 через первый блок 22 сравнения с порогом связан со вторым входом дальномера 25, выход которого подключен к третьему входу блока 18 стробирования по дальности. Выходы фазового детектора 13 соединены с соответствующими входами цифрового согласованного фильтра 17. Выход классификатора 28 подключен ко второму входу устройства 24 вторичной обработки, четвертый выход синхронизатора 9 ко второму входу генератора 7 кода и третьему входу дальномера 25, а пятый выход синхронизатора 9 ко второму входу усилителя 12 промежуточной частоты и второму входу обнаружителя 15 помехи. Второй вход смесителя 11 подключен к выходу гетеродинных колебаний возбудителя 5, выход опорной частоты которого подключен ко второму входу фазового детектора 13.

На фиг. 2 представлена структурная схема возбудителя 5, где обозначено:
29₁,29_nf кварцевые генераторы (КГ₁,КГ_nf);
30₁,30_nf стробируемые усилители (У₁,У_nf);
31 умножитель частоты на n₁ (xn₁);
32₁, 32₂ умножители частоты (для гетеродинных и сигнальных колебаний) на n₂ (xn₂);
33 кварцевый генератор для формирования опорной частоты (КГ_o);
34 смеситель (СМ);
35 умножитель частоты (для формирования опорных колебаний) на n₂(xn₂).

На фиг. 2 кварцевые генераторы 29₁.29_nf соединены через соответствующие усилители 30₁.30_nf, управляющие входы которых образуют вход возбудителя 5, с входом умножителя 31 частоты на n₁. Выход умножителя 31 подключен ко входам первого умножителя 32₁ частоты на n₂ и смесителя 34, второй вход которого соединен с одним из выходов кварцевого генератора (КГ₀) 33, второй выход которого подключен ко входу умножителя 35 частоты на n₂. Выход смесителя 34 подключен ко входу второго умножителя 32₂ частоты на n₂, выход которого является первым (сигнальным) выходом возбудителя 5, вторым выходом (гетеродинных колебаний) и третьим выходом (опорной частоты) которого служат выходы умножителей 32₁ и 35 частоты на n₂ соответственно.

На фиг. 3 представлена структурная схема блока 8 перестройки частоты (БПЧ), который содержит последовательно соединенные генератор 36 шума (ГШ), усилитель-ограничитель (УО) 37, коммутатор (Км) 38, управляющий вход которого является вторым входом БПЧ 8, и счетчик (Сч) 39, выходы которого поразрядно соединены со входами схемы И 40, управляющий вход которой является первым входом БПЧ 8, а выходы схемы И 40 поразрядно соединены со входом регистра (Р) 41, выходы которого подключены к дешифратору (Дш) 42. Выходы дешифратора 42 и регистра 41 являются первым и вторым выходами БПЧ 8 соответственно.

На фиг. 4 представлена структурная схема синхронизатора (С) 9, где обозначено: 43 задающий генератор (ЗГ); 44 делитель частоты (ДЧ); 45 - счетчик (Сч); 46 дешифратор (ДШ); 47 блок триггеров (БТр).

Выход ЗГ 43 подключен ко входу делителя частоты 44, первый выход которого соединен со вторым счетчиком 45, а другие два выхода являются вторым и четвертым выходами синхронизатора 9. Выходы счетчика 45 поразрядно подключены к соответствующим входам дешифратора 46, а выходы последнего соединены со входами блока 47 RS триггеров, выходы которого являются выходами 1,3, 5 синхронизатора 9.

На фиг. 5 представлены временные диаграммы напряжений на выходах синхронизатора, а именно:
48 импульсы с частотой повторения F_п=1/Т_п с упреждением на время перестройки τ_f относительно начала периода зондирующих импульсов и с длительностью τ₁<τ_f на выходе 1 синхронизатора 9, предназначенные для управления блоком 8 перестройки частоты;
49 импульсы с частотой и длительностью τ₂≪τ_и на выходе 2 синхронизатора, предназначенные для управления генератором 7 кода, цифровым согласованным фильтром 17, устройством 23 первичной обработки и дальномером 25;
50 импульсы с частотой повторения F_п=1/Т_п, с длительностью τ₃= T_и на выходе 3 синхронизатора, предназначенные для управления импульсным модулятором 6, генератором 7 кода и устройством 23 первичной обработки;
51 импульсы с частотой повторения F_п=1/Т_п, с длительностью τ₄≪T_и на выходе 4 синхронизатора 9, предназначенные для управления генератором 7 кода (запуск) и дальномером 25;
52 серия из m₁ (например, m₁ 3) импульсов с частотой повторения F_п=1/Т_п, с длительностью импульсов τ₅≪τ_f на расстоянии τ₆ друг от друга (τ₅≪τ₆≪τ_f) и упреждением относительно начала периода зондирующих импульсов, равным m₁τ₅+(m₁-1)τ₆+τ_f на выходе 5 синхронизатора 9, предназначенные для управления усилителем 12 промежуточной частоты и обнаружителем 15 помехи.

На фиг. 6 представлена структурная схема 16 анализа и управления частотой (БАУЧ), где обозначено: 53 инвертор (Инв); 54 схема И (И); 55 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

На схеме по фиг. 6 вход 1 БАУЧ 16 через инвертор 53 соединен с управляющим входом схемы И, сигнальный вход которой образует вход 2 БАУЧ 16, а выход подключен к ОЗУ 55. Управляющий вход ОЗУ 55 является входом 3 БАУЧ 16, а выход ОЗУ 55 его выходом.

На фиг. 7 представлена структурная схема цифрового согласованного фильтра (ЦСФ) 17, где обозначено:
56₁, 56₂ амплитудные квантователи (AK₁, AK₂);
57₁, 57₂ сдвиговые регистры (CP_s, CP_c);
58₁, 58₂) оперативные запоминающие устройства кодов (ОЗУК₁, ОЗУК₂) с инверторами;
59₁, 59₂ сумматоры (Σ_s,Σ_c).

Входы 1 и 2 ЦСФ 17 через амплитудные квантователи 56₁, 56₂ соединены с сигнальными входами сдвиговых регистров 57₁, 57₂, управляющие входы которых соединены между собой и образуют вход 4 ЦСФ. Выходы CP_s57₁ и CP_c 57₂ поразрядно соединены через ОЗУК₁, 58₁, ОЗУК₂ 58₂ соответственно со входами сумматоров 59₁, 59₂, выходы последних образуют выходы 1,2 ЦСФ 17 соответственно, а управляющие входы ОЗУК₁58₁ и ОЗУК₂58₂ образуют вход 3 ЦСФ 17.

На фиг. 8 представлена функциональная схема устройства 23 первичной обработки (УПО), где обозначено: 60₁.60_n-1 сдвиговые регистры (CP₁,CP_n-1); 61 сумматор (Σ); 62 цифровой компаратор (ЦК); 63 блок оценки (БО); 64 измеритель дальности (ИД); 65 - измеритель азимута (ИА); 66 оперативное запоминающее устройство целей (ОЗУЦ).

На схеме по фиг.8 входом 1 УПО 23 является сигнальных вход первого из цепочки n-1 последовательно соединенных сдвиговых регистров 60₁, 60₂,60_n-1, входы и выходы которых соединены с соответствующими n входами сумматора (S) 61, выход которого через цифровой компаратор (ЦК) 62 подключен ко входу блока 63 оценки (БО), выходы БО 63 соединены с сигнальными входами измерителя 64 дальности (ИД) и измерителя 65 азимута (ИА), выходы которых подключены к оперативному запоминающему устройству целей (ОЗУЦ) 66, выход которого является выходом УПО 23. Вторые входы ИА 65 и ИД 64 являются соответственно вторым и третьим входами УПО 23, а третий вход ИД 64, соединенный с управляющими входами CP₁, CP₂.CP_n-1 60₁,60_n-1, образует четвертый вход УПО 23.

На фиг. 9 представлена блок-схема алгоритма ЦВМ, реализующей устройство 24 вторичной обработки (УВО), работа которого состоит в последовательном решении задач, представленных на блок-схеме, а именно:
1. вторичная (межобзорная) обработка информации, состоящая в накоплении решений, принятых по результатам каждого из обзоров после их отождествления по координатным признакам и вынесения окончательного решения о наличии или отсутствии сигналов от целей в зоне обзора, например, по критерию "K" из "M" (по крайней мере, K решений о наличии сигнала от данной цели в серии из M образов), с измерением координат целей путем усреднения (сглаживания) оценок их координат в отдельных обзорах. После окончания цикла из M обзоров проверяется, достигает ли число обнаруженных целей некоторого заранее установленного числа N^* (в частности, N^*=1), если нет, то обзор продолжается, если да, то происходит переход к следующему пункту 2;
2. выдача координаты R_i i-ой обнаруженной цели (i=1,2,) с выхода I УВО 24 на вход 1 дальномера (Д)25 и координаты j_i с выхода 2 УВО 24 на вход 2 антенны 1 для прекращения сканирования и установки диаграммы направленности антенны в направлении на i-ю цель;
3. прекращение перестройки несущей частоты по команде с выхода 3 УВО 24, поступающей на вход 3 БАУЧ 16, и о работе на одной из фиксированных частот, свободных от воздействия прицельных шумовых или синусоидальных помех;
4. получение информации от классификатора (Кл) 28 о классе i-ой цели (истинная или ложная). Если цель является ложной, ей присваивается соответствующий признак (или ее координаты стираются из памяти УВО 24), т.е. классификация i-ой цели;
5. переход к п.2 с заменой i на i+1 и выполнение следующего цикла пп. 2-5, (i=1,2,L-1).

На фиг. 10 представлена структурная схема дальномера (Д) 25, где обозначено: 67 реверсивный счетчик (РС); 68 ключевая схема (Кл); 69 - дискриминатор дальности (ДД); 70 преобразователь "код-временной интервал" (ПКВИ).

На схеме фиг.10 первый вход дальномера 25 соединен с установочным входом реверсивного счетчика (PC) 67 и управляющим входом ключевой схемы 68, выход которой соединен со счетным входом PC 67, а выход с выходом дискриминатора дальности (ДД) 69, первый вход которого является вторым входом дальномера 25, второй вход ДД 69, соединенный с выходом преобразователя 70 "код- временной интервал" (ПКВИ), является выходом дальномера 25. Первый вход ПКВИ 70 соединен с выходом PС 67, а второй и третий его входы служат соответственно третьим и четвертым входами дальномера 25.

Предлагаемая РЛС работает следующим образом.

Возбудитель 5 передающего устройства генерирует непрерывные колебания частоты сигнала F_ci, гетеродина F_ri и промежуточной (опорной) частоты F_оп, при этом частоты F_ci, F_ri высокостабильны в течение одного периода повторения T_n зондирующих импульсов РЛС, но могут меняться скачком от периода к периоду по случайному закону под действием блока 8 перестройки частоты, принимая одно из nf значений (i=1,2.nf), причем так, что всегда выполняется соотношение

Возбудитель 5 работает следующим образом (фиг.2). Кварцевые генераторы 29₁,29_nf излучают непрерывные колебания, каждый на своей частоте F_ki, где i= 1,2,nf. Эти колебания проходят через стробируемые усилители 30₁,30_nf соответственно, из которых в данном периоде повторения открыт только один, именно тот, на который со входа возбудителя 5 поступает единственный ненулевой разряд параллельного nf-разрядного кода, формируемого в БПЧ 8. Эти колебания умножаются по частоте в умножителя 31 и 31₁ на n₁•n₂ и, таким образом, образуют колебания гетеродинной частоты F_ri=n₁•n₂•f_ki (i∈1,...nf), одновременно колебания частоты n₁f_ki в смесителе 34 смешиваются с колебаниями частоты f_ko, поступающими от кварцевого генератора 33, результирующие колебания умножаются по частоте на n₂ в умножителе 32₂, и так образуются колебания частоты сигнала f_ci=(n₁f_ki+f_ко)n₂. С другого выхода кварцевого генератора 33 колебания частоты f_ко попадают на умножитель 35 частоты на n₂, и так образуются колебания опорной частоты f_оп=n₂F_ко. Как нетрудно видеть,

Соотношение, которое неизменно выдерживается независимо от перестройки частоты f_сi, F_ri.

Перестройка частот f_ci и f_ri производится с помощью блока 8 перестройки частоты (БПЧ), работающего следующим образом (фиг. 3).

Генератор 36 шумового напряжения (ГШ), построенный, например, на основе шумового диода, генерирует колебания шумов с шириной спектра, значительно превосходящей частоту повторения (Δf_ш≫F_п), далее эти колебания усиливаются и ограничиваются в усилителе-ограничителе (УО) 37 и поступают через коммутатор 38 на счетчик 39, который осуществляет счет, например, положительных фронтов по модулю nf и имеет, таким образом, nf равновероятных состояний. В момент, определяемый синхроимпульсами, поступающими через период повторения Т_n с выхода 1 синхронизатора 9 с упреждением на время τ_f относительно начала следующего периода, показания счетчика 39 через схему И записываются в регистр (Р) 41 и преобразуются в дешифраторе 42 в параллельный код с числом разрядов nf, где ненулевым является лишь один из nf разрядов, который сохраняется в течение по крайней мере одного периода повторения и определяет значения частот f_ci и f_ri в следующем периоде повторения.

Колебания частоты сигнала f_ci поступают в фазовый манипулятор (ФМ) 4, где манипулируются по фазе двоичным многоразрядным кодом (с числом разрядов N), формируемым в генераторе 7 кодов (ГК), усиливаются по мощности в усилителе 3 мощности (УМ), формирующем под действием импульсного модулятора (ИМ) 6, управляемого импульсами 50 (фиг. 5), поступающими с выхода 3 синхронизатора 9, зондирующие импульсы с длительностью Т_и с внутриимпульсной фазовой манипуляцией (ФМ) N разрядным двоичным кодом. Зондирующие импульсы через антенный переключатель (АП) 2 попадают в антенну 1 и излучаются в пространство. При этом в режиме обнаружения привод антенны 1 работает автономно, осуществляя секторный (или круговой) обзор пространства (команды на вход А 1 не поступают).

Принимаемые сигналы, пройдя через АП 2 и усилитель 10 высокой частоты приемного устройства, поступают через смеситель 11, осуществляющий с помощью колебаний гетеродинной частоты f_ri, приходящих с выхода 2 возбудителя 5, преобразование на промежуточную частоту, в усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 12, а затем -на вход блока фазовых детекторов (ФД) 13, на другой его вход поступают в качестве опорных колебания частоты f_оп=f_пч из возбудителя 5. На выходах блока 13 (ФД) образуются квадратурные составляющие двухполярных видеосигналов, полярность которых меняется в соответствии с кодом ФМ принимаемых сигналов. Эти сигналы поступают в цифровой согласованный фильтр (ЦСФ) 17, на входах 1 и 2 которого в каждой квадратуре включены амплитудные квантователи АК 56₁, 56₂ (фиг. 7), осуществляющие преобразование вида
η(s,c)i

= sign[ε^(s,c)(t_i)],
где обозначено:

t_i= iτ_и, i=1,2. моменты квантования.

Под действием тактирующих импульсов 49 (фиг. 5) с частотой , поступающих с выхода 2 синхронизатора 9 через вход 4 ЦСФ 17 на управляющие входы сдвиговых регистров 57₁, 57₂, происходит их заполнение двоично- квантованными сигналами η(s,c)i

, приходящими на сигнальные входы CP_s, CP_c с выходов соответствующих АК 56₁ и 56₂. В блоках 58₁, 58₂ оперативных запоминающих устройств кодов с инверторами (ОЗУК₁, ОЗУК₂) происходит поразрядное умножение чисел η(s,c)i на весовые коэффициенты h_j= (-1)^νN-j соответствующие кодовым символам ν_j приходящим от генератора 7 кодов на вход 3 ЦСФ 17 в начале каждого периода повторения, так что в сумматорах Σ_s,Σ_c 59₁, 59₂ образуются сигналы

которые проходят на выходы 1,2 ЦСФ 17. В режиме обнаружения эти сигналы с блоке 21 объединения квадратур образуют по правилу "сумма квадратов" сигнал ξ2i, который не зависит от неизвестной начальной фазы
ξ2i = [ξ(s)i]²+[ξ(c)i]²
Этот сигнал сравнивается с порогом в первом блоке 22 сравнения с порогом (БСП₁), и при наличии превышения порога нормированный сигнал поступает на вход 1 устройства 23 первичной обработки (УПО) и на вход 2 дальномера 25. Одновременно квадратурные составляющие ξ(s)i и ξ(c)i сжатого сигнала поступают на сигнальные входы блока 18 стробирования по дальности (БСД), на управляющий вход 3 которого поступает стробирующий импульс с выхода дальномера 25.

Нормированный сигнал с БСП₁ 22, попадая на вход 1 УПО 23 (фиг. 8), проходит на цепочку из n-1 последовательно соединенных сдвигающих регистров 60₁, 60₂,60_n-1, с выходов которых, а также непосредственно сигналы попадают на сумматор 61, осуществляющий накопление сигналов в каждом кванте дальности за n периодов повторения, т.е. за время пачки. Накопленный сигнал с выхода сумматора 61 поступает в цифровой компаратор (ЦК) 62, где осуществляется сравнение с цифровым порогом, в соответствии с критерием обнаружения "к" из "m". Далее сигналы, превысившие пороговый уровень, с выхода ЦК 62 попадают в блок оценки БО 63, где выделяется центральный импульс пачки из накопленных импульсов, который используется для отсчета дальности в измерителе дальности (ИД) 64 и азимута цели в измерителе азимута (ИА) 65. Для того, чтобы это стало возможно, на информационные входы 2,3 ИД 64 поступают импульсы с частотой повторения F_п через вход 3 УПО 23 с выхода 3 синхронизатора 9 и с частотой через вход 4 УПО 23 с выхода 2 синхронизатора 9, а на информационный вход измерителя 65 азимута через вход 2 УПО 23 код текущего значения угла поворота диаграммы направленности антенны 1 с выхода антенны 1. Измеренные таким путем координаты целей попадают в ячейки оперативного запоминающего устройства 66 целей (ОЗУЦ), выход которого соединен с входом 1 устройства 24 вторичной обработки (УВО), осуществляющего межобзорное накопление и измерение координат, как об этом уже упоминалось выше.

После окончания обнаружения, если число обнаруженных целей достаточно велико (в частности, не меньше 1), по командам УВО 24 производится классификация обнаруженных целей. При этом замыкается контур дальности дальномера 25, и на вход 1 его подается значение дальности первой из обнаруженных целей R₁ с выхода 1 УВО 24, а значение азимута ее ψ₁ поступает на вход 2 антенны 1 с выхода 2 УВО 24, обеспечивая разворот антенны 1 в направлении первой цели. Значение дальности R₁ записывается в виде кода в реверсивный счетчик (РС) 67 дальномера 25 и с него приходит на преобразователь "код-временной интервал" (ПКВИ) 70, на управляющие входы 2,3 которого через входы 3,4 дальномера 25 соответственно поступают импульсы с частотой F_п с выхода 4 синхронизатора 9 и частотой с выхода 2 синхронизатора 9. В момент времени (С скорость света) относительно начала периода повторения на выходе ПКВИ 70 образуется стробирующий импульс (строб), который поступает одновременно на выход дальномера 25 и на второй вход дискриминатора 69 дальности, на первый вход которого через вход 2 дальномера 25 происходит нормированный импульс сигнала от цели, а квантованный сигнал ошибки с выхода ДД 69 через Кл 68 поступает на счетный вход PC 67, корректируя значение дальности до сопровождаемой цели и через ПКВИ 70 - положение строба. На первый вход блока 16 анализатора и управления частотами (БАУЧ) через инвертор 53 поступает сигнал обнаружения помехи с выхода обнаружителя 15 помехи (ОП), в случае отсутствия этого сигнала (т.е. когда помехи нет) на управляющий вход схемы И 54 поступает разрешающий сигнал, и соответствующее значение несущей частоты, поступающей с выхода 2 БПЧ 8 с регистра 41 на вход 2 БАУЧ 16, записывается в ОЗУ 55. Одновременно со стробированием эхо-сигналов от первой цели по дальности и азимуту по команде, поступающей с выхода 3 УВО 24 на вход 3 БАУЧ 16, прекращается перестройка несущей частоты путем подачи с выхода БАУЧ 16 сигнала на коммутатор (Км) 38 БПЧ 8 и записывается в Сч 39 значение частоты из ОЗУ 55 БАУЧ 16, свободный от помех.

Квадратурные составляющие сжатых сигналов от стробируемой цели, которые при работе на одной несущей частоте становятся когерентными от периода к периода, пройдя блок 18 стробирования по дальности, осуществляющий стробирование по дальности в обоих квадратурных каналах с помощью строба, поступающего на вход БСД 18 с выхода дальномера 25, попадают в блок формирования 19 комплексной огибающей (ФКО), осуществляющий формирование комплексной огибающей путем расширения импульсов (с помощью пикового детектирования) и низкочастотной фильтрации (в обоих квадратурных каналах). Образовавшиеся таким образом квадратурные компоненты комплексной огибающей принимаемого сигнала расфильтровываются затем по допплеровской частоте в многоканальном фильтре 20 допплеровских частот, число каналов которого, равное

где ΔF полоса пропускания одного канала,
F_п частота повторения,
nT_п время когерентной фильтрации, численно совпадает с числом когерентно накапливаемых периодов повторения n.

С выходов всех n каналов МФДЧ 20 расфильтрованные сигналы попадают в многоканальный детектор 26 частотных составляющих, в котором происходит амплитудное детектирование сигналов во всех n каналах, так что блоки 20 и 26 образуют, по существу, спектроанализатор. Далее все выходы МДЧС 26 сравниваются в блоке 27 сравнения с порогом (БСП₂) с заранее установленным уровнем, номера тех частотных каналов, в которых превышение порогового уровня имело место, поступают затем в классификатор (Кл) 28, в котором принимается решение о классе цели по правилу:
если число следующих подряд номеров каналов l, в которых имело место превышение порогового уровня, больше некоторого заранее установленного числа l₀, т. е. l>l₀, то соответствующая цель ложная, а если l≅ l₀, то она истинная.

Признак цели (истинная или ложная) с выхода Кл 28 поступает на вход 2 УВО 24. После окончания классификации i-ой цели (i=1,2,L-1) по командам УВО 24, как это описано выше, производится переход на наблюдение и классификацию (i+1)-ой цели, и так до последней (L-ой) цели.

Работа синхронизатора (C) 9 (фиг. 4) состоит в формировании управляющих сигналов (фиг. 5), при этом сигналы 49 и 51 образуются путем деления частоты импульсов, генерируемых задающим генератором 43, в требуемое число раз, а прочие сигналы с помощью счетчика 45, дешифратора 46 и блока RS-триггеров 47, формирующего сигналы требуемой длительности и задержки (упреждение) относительно начала периода повторения.

Техническим преимуществом заявляемой РЛС является повышение помехозащищенности путем расширения класса помех, от которых защищена РЛС, и реализация возможности работы в сложных помеховых условиях: при одновременном воздействии организованных активных и пассивных помех вида облаков дипольных отражателей.

Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, предлагаемую РЛС можно изготовить в производстве, используя известные материалы, элементы, узлы и технологию, и применять для обнаружения сигналов от целей и измерения их координат, что доказывает промышленную применимость объекта изобретения.

В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в материалах заявки технического результата.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях автономных и командных систем управления, предназначенных для обнаружения сигналов от целей и измерения их координат при наличии естественных и организованных радиопомех. В радиолокационной станции осуществляется проверка наличия прицельных помех на несущей частоте в данном периоде повторения, в процессе перестройки частоты от периода к периоду выявление одной или нескольких частот, свободных от прицельных помех, работа на одной из этих частот в когерентном режиме с разрешением по доплеровским частотам, измерение ширины спектра межпериодных флюктуаций комплексной амплитуды отраженных сигналов и селекция сигналов от пассивных помех вида облако дипольных отражателей по ширине спектра межпериодных флюктуаций. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Радиолокационная станция, содержащая последовательно соединенные синхронизатор, блок перестройки частоты, возбудитель, фазовый манипулятор, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты, блок квадратурных фазовых детекторов, а также генератор кодов и импульсный модулятор, причем вход усилителя высокой частоты подключен к третьему плечу антенного переключателя, генератор кодов и импульсный модулятор соединены с управляющими входами фазового манипулятора и усилителя мощности соответственно, выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, а выход опорной частоты возбудителя с входом опорной частоты блока квадратурных фазовых детекторов, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные амплитудный детектор, обнаружитель помехи, блок анализа и управления частотами, последовательно соединенные цифровой согласованный фильтр, блок стробирования по дальности, формирователь комплексной огибающей и многоканальный фильтр доплеровских частот, последовательно соединенные блок объединения квадратур, первый блок сравнения с порогом, устройство первичной обработки, устройство вторичной обработки и дальномер, последовательно соединенные второй блок сравнения с порогом и классификатор, а также многоканальный детектор частотных составляющих, вход которого соединен с выходами многоканального фильтра доплеровских частот, а выход с входами второго блока сравнения с порогом, причем вход амплитудного детектора подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, вход и выход управляющих сигналов прекращения перестройки частоты блока анализа и управления частотами соединены с одноименными выходом и входом соответственно устройства вторичной обработки и блока перестройки частоты, второй выход которого подключен к входу задающей частоты в текущем периоде зондирования блока анализа и управления частотами, выход пеленга цели устройства вторичной обработки подключен к второму входу антенны, второй выход которой соединен с информационным входом устройства первичной обработки, вход частоты повторения зондирующих импульсов которого и одноименные входы импульсного модулятора и генератора кодов подключены к третьему выходу синхронизатора, второй выход тактовой частоты которого соединен с тактовыми входами генератора кодов, устройства первичной обработки, дальномера и цифрового согласованного фильтра, вход кодовых символов которого соединен с выходом генератора кодов, а выходы квадратурных составляющих сжатого сигнала с блоком объединения квадратур, выход которого через первый блок сравнения с порогом соединен с входом нормированных сигналов дальномера, выход строба дальности которого подключен к управляющему входу блока стробирования по дальности, выходы блока квадратурных фазовых детекторов соединены с соответствующими входами цифрового согласованного фильтра, выход классификатора подключен к входу признака цели устройства вторичной обработки, четвертый выход синхронизатора подключен к второму входу генератора кодов и третьему входу дальномера, а пятый выход синхронизатора к второму входу усилителя промежуточной частоты и второму входу обнаружиеля помехи. 2. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что блок перестройки частоты содержит последовательно соединенные генератор шума, усилитель-ограничитель, коммутатор, управляющий вход которого является входом управляющих сигналов прекращения перестройки частоты, и счетчик, выходы которого поразрядно соединены с входами схемы И, управляющий вход которой подключен к входу синхронизации блока перестройки частоты, а выходы схемы И поразрядно соединены с входами регистра, подключенного к дешифратору, выходы разрядов которого образуют первый выход задающей частоты в текущем периоде зондирования блока перестройки частоты, вторым выходом которого является выход регистра. 3. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что возбудитель содержит кварцевый генератор опорной частоты, смеситель, умножитель на n₁, три умножителя на n₂ и n_f кварцевых генераторов, подключенных к соответствующим стробирующим усилителям, управляющие входы которых подключены к выходам разрядов дешифратора блока перестройки частоты, а выходы подключены к входу умножителя частоты n₁, выход которого соединен с входами первого умножителя частоты на n₂ и смесителя, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора опорной частоты, другой выход которого подключен к входу третьего умножителя частоты на n₂, выход смесителя соединен с входом второго умножителя частоты на n₂, выход которого является сигнальным выходом возбудителя, выходами гетеродинных колебаний и опорной частоты которого являются выходы первого и третьего умножителей частоты на n₂ соответственно, где n_f число рабочих точек перестройки частоты, n₁ и n₂ коэффициенты умножения. 4. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что блок анализа и управления частотами содержит инвертор, схему И и оперативное запоминающее устройство, причем вход сигнала обнаружения помехи блока анализа и управления частотами через инвертор соединен с управляющим входом схемы И, сигнальный вход который является входом задающей частоты в текущем периоде зондирования, а выход подключен к оперативному запоминающему устройству, второй вход и выход которого являются входом и выходом управляющего сигнала прекращения перестройки частоты блока анализа и управления частотами. 5. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что устройство первичной оработки содержит n 1 последовательно соединенных сдвиговых регистров, сумматор, цифровой компаратор, блок оценки, измеритель дальности, измеритель азимута и оперативное запоминающее устройство целей, причем сигнальный вход первого из сдвиговых регистров подключен к входу нормированных сигналов устройства первичной обработки, входы и выходы каждого сдвигового регистра подключены поразрядно к входам сумматора, выход которого через цифровой компаратор соединен с входом блока оценки, два выхода которого подключены к сигнальным входам соответственно измерителя дальности и измерителя азимута, выходы которых подключены к двум входам оперативного запоминающего устройства целей, выход которого является выходом устройства первичной обработки, информационный вход которого подключен к второму входу измерителя азимута, вход частоты повторения зондирующих импульсов подключен к второму входу измерителя дальности, третий вход которого объединен с управляющими входами сдвиговых регистров и подключен к входу тактовых импульсов устройства первичной обработки. 6. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что дальномер содержит дискриминатор дальности, преобразователь код временной интервал, ключевую схему и реверсивный счетчик, причем первый вход координаты дальности дальномера подключен к установочному входу реверсивного счетчика и управляющему входу ключевой схемы, выход которой соединен со счетным входом реверсивного счетчика, а сигнальный вход с выходом дискриминатора дальности, первый вход которого является входом нормированных сигналов дальномера, входы синхронизации и тактовой частоты которого подключены к второму и третьему входам преобразователя код временной интервал, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход подключен к второму входу дискриминатора дальности и выходу строба дальности дальномера. 7. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что блок объединения квардратур содержит два квардратора, входы которых являются входами блока объединения квардратур, и сумматор, входы которого соединены с выходами квадраторов, а выход является выходом блока объединения квадратур.