РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ОТВЕТЧИК Российский патент 2002 года по МПК G01S13/79 

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

Известны [1] радиолокационные ответчики, содержащие последовательно соединенные приемопередающую антенну 1, развязывающий блок 2, приемник 3, декодер 4 и передатчик 5, выход которого подключен к второму входу развязывающего блока 2.

Недостатком такого ответчика является сравнительно высокая нестабильность времени задержки ответного сигнала относительно запросного, которая обусловлена в основном нестабильностью времени задержки в цепях приемника и передатчика и согласно [2] может достигать 0,1 мкс, что приводит к ошибке измерения дальности ΔD= 15 м и недопустимо, например, в системах измерения промаха, причаливания и т.п.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение нестабильности времени задержки ответчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее передатчик, последовательно соединенные приемопередающую антенну, развязывающий блок, приемник и декодер введены pin-выключатель, элементы И и ИЛИ, последовательно соединенные блок управляемой задержки, счетчик числа рециркуляции, дешифратор, последовательно соединенные синхронизатор и временной дискриминатор, вход передатчика подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход - к входу pin-выключателя, второй вход которого подключен к второму выходу синхронизатора, а выход - к второму входу развязывающего блока, первый вход блока управляемой задержки подключен к выходу декодера, второй вход к выходу элемента И, входы которого соединены с вторым выходом синхронизатора и выходом приемника, входы элемента ИЛИ подключены к третьему выходу синхронизатора и выходу блока управляемой задержки, второй вход временного дискриминатора подключен к выходу дешифратора, а выход - к второму входу блока управляемой задержки, а второй вход счетчика числа рециркуляции соединен с третьим выходом синхронизатора.

Входом и выходом устройства является приемопередащая антенна. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что вновь вводимые блоки образуют цепь автоматического регулирования, обеспечивающую постоянную задержку ответного сигнала относительно запросных импульсов.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает наличие вновь вводимых блоков: элементов И и ИЛИ, блока управляемой задержки, счетчика числа рециркуляций, дешифратора, синхронизатора, временного дискриминатора, pin-выключателя.

Введение подобных блоков для повышения стабильности времени задержки сигнала в ответчике из общедоступных источников неизвестно, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "Новизна".

Вновь вводимые блоки описаны в известной литературе [3...7]. Однако их включение в соответствии с вышеуказанными связями дает возможность стабилизировать время задержки сигнала в ответчике, что позволяет повысить точность измерения дальности.

Такое решение явным образом не следует из уровня техники, что соответствует критерию "Изобретательский уровень". Устройство может быть использовано в высокоточных системах измерения дальности, например в системах внешнетраекторных измерений промаха, применяемых при отработке ракетных комплексов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема прототипа, на фиг.2 - функциональная схема заявляемого устройства, а на фиг.3 - эпюры, поясняющие ее работу в режиме автоматической подстройки времени задержки, на фиг.4 - эпюры напряжений в рабочем режиме.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну 1, развязывающий блок 2, приемник 3, декодер 4, блок управляемой задержки 5, элемент ИЛИ 6, передатчик 7, pin-выключатель 13, выход которого подключен к второму входу развязывающего блока 2, последовательно соединенные синхронизатор 8 и временной дискриминатор 9, выход которого подключен к второму входу блока управляемой задержки, последовательно соединенные счетчик числа рециркуляции 10 и дешифратор 11, выход которого подключен к второму входу временного дискриминатора 9, а также элемент И 12, входы которого подключены к выходам приемника 4 и второму выходу синхронизатора 8, а выход синхронизатора подключен к входу pin-выключателя 13.

Устройство имеет два режима работы: режим автоматической подстройки времени задержки, осуществляемый перед рабочим режимом по внешней команде, и рабочий режим ответа на запросные кодовые сигналы.

В режиме автоматической подстройки времени задержки устройство работает следующим образом. По команде "Подстройка" синхронизатор 8 формирует импульсы "а", "б" и "в". Импульсы "а" следуют с периодом
Т>n•T_зн,
где n - число рециркуляций;
Т_зн - номинальное время задержки в цепях ответчика.

Импульсы "б" задержаны относительно импульсов "а" на время Т=n•Т_зн. Нестабильность ΔТ времени Т мала Длительность импульса "в"
Т_в=Т+ΔТ•n,
где ΔТ - возможное изменение времени задержки в цепях ответчика.

Импульсы "в" поступают на рin-выключатель 13, увеличивая его затухание, чтобы обеспечить поступление на вход приемника 3 СВЧ колебаний передатчика 7, имеющих уровень сигнала, близкий к уровню запросного, импульс "в" поступает также на элемент И 12, открывая его.

Импульсы "а" приводят в нулевое состояние триггеры счетчика 10 и через элемент ИЛИ 6 запускают передатчик 7, формирующий импульсы "г", задержанные относительно импульсов "а" на время t _прд и имеющие частоту f₀. Эти сигналы усиливаются приемником, который может быть прямого усиления, содержащим малошумящий усилитель, детектор и видеоусилитель, либо супергетеродинного типа, при этом частота колебаний гетеродина выбирается из условия

где f₃ - чаcтота запросных сигналов. При выборе частоты усилителя промежуточной частоты

такой приемник обеспечивает прохождение частот f₃ и f₀. Импульсы "г" усиливаются приемником 3, преобразуются в видеоимпульсы "д", задержанные относительно импульсов "г" на время t_прм и поступающие через открытый элемент И на второй запускающий вход блока управляемой задержки 5, формирующей импульс "е", задержанный относительно импульса "д" на время t_уз, поступающий на счетный вход счетчика 10 и поступающий через элемент ИЛИ 6 на запуск передатчика 7, колебания которого снова поступают на вход приемника, продолжая процесс рециркуляции в течение n периодов, определяемых счетчиком 10. Очевидно, что процесс рециркуляции идет с периодом
Т_р=t_3прд+t_3прм+t_уз.

Если Т_р соответствует расчетному, то возникающий через n периодов рециркуляции на выходе дешифратора 11 импульс "ж" будет совпадать по времени с центром двух полустробов "б" и управляющий сигнал на выходе временного дискриминатора 9 будет отсутствовать, и задержка, создаваемая блоком управляемой задержки 5, изменяться не будет. Если же задержка, вносимая приемником 3 или передатчиком 7 уменьшится, то период Т_р уменьшится и импульс "ж" будет совпадать с первым полустробом импульса "б", на выходе временного дискриминатора 9 появится сигнал, под действием которого увеличится задержка, вносимая блоком управляемой задержки 5, что приведет к увеличению Т_p до тех пор, пока импульс "ж" не будет совпадать с центром полустробов.

Если же задержки, вносимые передатчиком 7 или приемником 3 увеличатся, то на выходе временного дискриминатора 9 возникает сигнал, под действием которого задержка, вносимая блоком управляемой задержки 5, уменьшится до тех пор, пока импульс "ж" не будет совпадать с центром полустробов.

Аналогичное регулирование произойдет, если изменится t_уз. Использование рециркуляции позволяет выявить и компенсировать незначительные уходы временных задержек. Если, например, задержка, вносимая приемником, изменилась на 1 нс, что соответствует погрешности измерения дальности 15 см, то при числе рециркуляций n=1024 изменение положения импульса "ж" составит 1 мкс, что может быть легко обнаружено как аналоговым, так и цифровым временным дискриминаторами. В рабочем режиме синхронизатор выключен, элемент И закрыт, затухание, вносимое pin-выключателем 13, мало. Запросные сигналы "а" (фиг. 4), как и в прототипе, принимаются антенной 1 и через развязывающий блок 2 поступают на приемник 3, усиливаются им и подаются на вход декодера 4. Если база принятых сигналов t_б соответствует базе настройки декодера 4, то на его выходе возникает импульс "в", запускающий блок управляемой задержки, формирующий импульс "г", задержанный относительно импульса "в" на время t₃ и запускающий передатчик 7, колебания "д" которого подводятся через рin-выключатель 13 и развязывающий блок 2 к антенне 1 и излучаются.

Как следует из фиг. 4, сигнал ответчика задержан относительно второго запросного импульса, поступившего на вход приемника на время
t=t_пр+t_уз +t_прд,
которое известно с большой точностью и может быть учтено при обработке информации в запросчике.

Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с прототипом является большая стабильность времени ответного сигнала, что позволяет использовать его в высокоточных системах измерения, например в системах для измерения промаха, автоматической швартовки судов и т.п.

Устройство может быть реализовано. Элементы И и ИЛИ описаны в [3,4], управляемые линии задержки (временные модуляторы) и временные дискриминаторы - в [6] , синхронизаторы и счетчики числа рециркуляций - в [5], pin-выключатели - в [7].

Вновь вводимые блоки могут быть выполнены на полупроводниковых приборах и интегральных схемах и имеют незначительную массу и малое потребление, что не приведет к значительному увеличению массы ответчика.

Источники информации
1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Радио и cвязь, 1983.

2. Изделие 24Г-К. Технические условия ГУ1.000.054 ТУ.

3. Соботка 3., Старн Я. Микропроцессорные системы. Энергоиздат, 1981.

4. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Мир, 1982.

5. Проектирование импульсных цифровых радиотехнических устройств. Под ред. Ю.Н.Казаринова. - М.: Высшая школа, 1985.

6. Поиск, обнаружение и измерение параметров в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Советское радио, 1975.

7. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и cвязь, 1987.

Изобретение относится к радиолокационной технике, к системам с активным ответом. Радиолокационный ответчик содержит передатчик (7), последовательно соединенные приемопередающую антенну (1), развязывающий блок (2), приемник (3) и декодер (4). Введены pin-выключатель (13), элемент И (12), элемент ИЛИ (6), последовательно соединенные блок управляемой задержки (5), счетчик числа рециркуляций (10) и дешифратор (11), последовательно соединенные синхронизатор (8) и временной дискриминатор (9). Технический результат - повышение стабильности времени задержки ответного сигнала, благодаря режиму автоматической подстройки времени задержки. 4 ил.

Радиолокационный ответчик, содержащий передатчик, последовательно соединенные приемопередающую антенну, развязывающий блок, приемник и декодер, отличающийся тем, что введены pin-выключатель, элемент И, элемент ИЛИ, последовательно соединенные блок управляемой задержки, счетчик числа рециркуляций и дешифратор, последовательно соединенные синхронизатор и временной дискриминатор, вход передатчика подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход - к входу pin-выключателя, второй вход которого подключен к второму выходу синхронизатора, а выход к второму входу развязывающего блока, первый вход блока управляемой задержки подключен к выходу декодера, второй вход к выходу элемента И, входы которого соединены с вторым выходом синхронизатора и выходом приемника, входы элемента ИЛИ подключены к третьему выходу синхронизатора и выходу блока управляемой задержки, второй вход временного дискриминатора подключен к выходу дешифратора, а выход - к третьему входу блока управляемой задержки, а второй вход счетчика рециркуляции соединен с третьим выходом синхронизатора.