РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ОТВЕТЧИК Российский патент 1997 года по МПК G01S13/79 

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к системам с активным ответом.

Известны радиолокационные ответчики [1]содержащие последовательно соединенные приемопередающую антенну, развязывающий блок, приемник, декодер и передатчик, выход которого подключен к второму входу развязывающего блока.

Недостатком таких систем является низках угловая разрешающая способность, ограничивающая точность определения угловых координат объекта, на котором установлен ответчик, вызываемая использованием низких (порядка 1-3 ГГц) частот в запросчике при применении в нем антенн с ограниченными размерами.

Наиболее близким по технической сущности является ответчик, описанный в [2] в котором для повышения угловой разрешающей способности используются в запросчике более высокие частоты (порядка 9 ГГц) и содержащий (фиг.1) приемопередающую антенну 1, развязывающий блок (РБ) 2, малошумящий усилитель (МШУ) 3, детектор 4, видеоусилитель (ВУ) 5, декодер 6, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 7, задающий генератор (ЗГ) 8, усилитель мощности (УМ) 9, выход которого соединен с вторым входом РБ 2.

Устройство работает следующим образом.

Принятые антенной 1 сигналы запросчика через РБ 2 поступают на МШУ 3, усиливаются им и подаются на детектор 4, детектируются, усиливаются ВУ 5, декодируются декодером 6, формирующим мощный импульс, под действием которого УМ 9 начинает усиливать колебания ЗГ 8, частота которых изменяется под действием ГУН 7 от f₁ до f₂ с некоторым периодом Т. Эти колебания через РБ 2 подводятся к антенне 1 и излучаются. Использование высоких частот в запросчике позволяет повысить разрешающую способность по угловым координатам.

Недостатками этой системы является малая дальность действия, ограниченная низкой чувствительностью приемника, который должен иметь широкую полосу пропускания, определяемую как Δf = Δf_c+ΔF_з, где Δf_c полоса необходимая для приема сигнала; ΔF возможные изменения частоты запросчика, поскольку частота запросчика может изменяться в широких пределах, достигающих согласно [2]ΔF₃= 50 МГц.

Другим фактором, ограничивающим дальность действия, является то, что на выход приемника проходит лишь часть импульсов ответчика, определяемая как

где Δf_п полоса пропускания приемника запросчика;
ΔF_o пределы изменения частоты ответных сигналов ответчика ΔF_o f₂ f₁.

Если, например, ΔF_o 200 МГц, а Δf 5 МГц, то
K 5/200 0,025 2,5%
Такой процент ответных сигналов ухудшает работу автоматических устройств ответчика.

Целью изобретения является повышение дальности действия ответчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилитель мощности, последовательно соединенные антенну, развязывающий блок, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, и малошумящий усилитель, последовательно соединенные детектор, видеоусилитель, декодер, выход которого соединен с входом усилителя мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и задающий генератор, введены накопитель импульсов, направленный ответвитель, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, вход направленного ответвителя подключен к входу задающего генератора, а выходы к входу усилителя мощности и второму входу смесителя, вход накопителя импульсов соединен с выходом видеоусилителя, а выход с входом генератора пилообразного напряжения, выход МШУ соединен с первым входом смесителя.

Сущность изобретения состоит в том, что вновь введенные направленный ответвитель, смеситель, УПЧ и накопитель импульсов образуют цепь автоматической подстройки частоты задающего генератора под частоту передатчика запросчика, что обеспечивает излучение ответчиком СВЧ-колебаний частоты, отличной от частоты запросчика на величину равную f_пр.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает наличие вновь вводимых блоков: смесителя, усилителя промежуточной частоты, накопителя импульсов и направленного ответвителя.

Введение подобных блоков для повышения дальности из общедоступных источников неизвестно, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".

Вновь вводимые блоки широко известны [3,4] Однако их применение в соответствии с описанными связями дает возможность подстроить частоту ответчика под частоту передатчика запросчика, что позволяет повысить дальность действия ответчика за счет снижения полосы пропускания приемника и приема запросчиком 100% ответных сигналов. Такое решение явным образом не следует из уровня техники, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Ответчик может быть использован для обнаружения потерпевших кораблекрушение, передачи информации.

На фиг.1 представлена функциональная схема прототипа; фиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.3 эпюры, поясняющие принцип работы.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну А1, развязывающий блок (РБ) 2, малошумящий усилитель (МШУ) 3, смеситель 4, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 5, детектор 6, видеоусилитель (ВУ) 7, декодер 8, последовательно соединенные накопитель импульсов (НИ) 9, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 10, задающий генератор (ЗГ) 11, направленный ответвитель (НО) 12 и усилитель мощности (УМ) 13, второй вход которого соединен с выходом декодера 8, а выход с вторым входом РБ 2, вход накопителя импульсов 9 подключен к выходу ВУ 7, а второй выход НО 12 к второму входу смесителя 4.

Устройство работает следующим образом. ГПН 10 формирует пилообразное напряжение, которое изменяется с периодом Т от величины U₁ до U₂, что вызывает изменение частоты СВЧ-колебаний ЗГ 11 от f_ЗГ1 f_ЗГ2, которые подаются через НО 10 на вход СМ 4.

При поступлении на вход антенны 1 запросных импульсов "б" частоты f₃ они поступают через РБ 2 на вход МШУ 3, усиливаются им и подаются на вход СМ 4, на выходе которого возникают импульсы колебаний разностной частоты f_р f₃ f_ЗГ.

Если f_р равна частоте f_пр настройки УПЧ 5, то на выходе последнего возникают импульсы "в" промежуточной частоты f_пр, которые детектируются, усиливаются ВУ 7 и поступают на вход НИ 9, где преобразуются в напряжение постоянного тока "г", которое воздействует на ГПН 10 таким образом, что выходное напряжение последнего перестает изменяться. Следовательно, частота f_ЗГ ЗГ 11 устанавливается
f_ЗГ f₃ f_пр
Колебания этой частоты поступают на УМ 13, на второй вход которого поступают модулирующие импульсы с выхода декодера 8, и в момент их поступления на выходе УМ 13 возникают импульсы СВЧ- колебаний, которые поступают через РБ 2 на антенну 1 и излучаются.

Преимуществом заявляемой системы по сравнению с прототипом является большая дальность, поскольку полоса пропускания Δf УПЧ может быть выбрана из условия

где τ_и длительность импульса запросчика.

При τ_и 1 мкс и Δf 1 МГц, что значительно меньше, чем в [2]
Другим преимуществом заявляемого ответчика является то, что он излучает на фиксированной частоте, смещенной относительно частоты запросчика, что обеспечивает прием запросчиком всех излученных импульсов ответчика. Это позволяет использовать ответчик и для передачи цифровой информации.

Система может быть реализована. Смесители, УПЧ, направленные ответвители описаны в [3] а накопители импульсов в [4]
ЛИТЕРАТУРА
1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М. "Радио и связь", 1983.

2. Техническое описание ответчика "Дюйм". ПО "Октябрь", 1993.

3. Радиоприемное устройство. / Под ред. В.Н. Сифорова. М. "Советское радио", 1974.

4. Проектирование импульсных цифровых радиотехнических устройств. / Под ред. Ю.М. Казаринова. М: "Высшая школа", 1985.

Заявляется радиолокационный ответчик, содержащий усилитель мощности, последовательно соединенную антенну, развязывающий блок, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, и малошумящий усилитель, последовательно соединенный детектор, видеоусилитель, декодер, выход которого соединен с входом усилителя мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и задающий генератор, отличающийся тем, что введены накопитель импульсов, направленный ответвитель, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, вход направленного ответвителя подключен к входу задающего генератора, а выходы - к входу усилителя мощности и второму входу смесителя, вход накопителя импульсов соединен с выходом видеоусилителя, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения. 3 ил.

Радиолокационный ответчик, содержащий усилитель мощности, последовательно соединенные антенну, развязывающий блок, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, и малошумящий усилитель, последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и декодер, выход которого соединен с входом усилителя мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и задающий генератор, отличающийся тем, что введены накопитель импульсов, направленный ответвитель, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, вход направленного ответвителя подключен к входу задающего генератора, а выходы к входу усилителя мощности и второму входу смесителя, вход накопителя импульсов соединен с выходом видеоусилителя, выход с входом генератора пилообразного напряжения, а выход малошумящего усилителя соединен с первым входом смесителя.