РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ПЕРЕСТРОЙКОЙ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ ОТ ИМПУЛЬСА К ИМПУЛЬСУ В РЕЖИМЕ СДЦ Российский патент 2004 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к области радиолокации и может найти применение при разработке помехоустойчивых радиолокационных систем, сохраняющих работоспособность в сложной электромагнитной обстановке и при наличии интенсивных мешающих отражений от пассивных помех, местных предметов и метеообразований.

Известна РЛС с перестройкой несущей частоты и режимом СДЦ по патенту № 4495501 США, МКИ³ G 01 S 13/52, 1985 г. Данная РЛС с перестройкой несущей частоты и режимом СДЦ наиболее близка к предлагаемой и выбрана в качестве прототипа.

Используемые в данной РЛС зондирующие сигналы представляют собой последовательность из 4-х зондирующих импульсов. Несущие частоты первых 3-х зондирующих импульсов fl, f2, f3 выбираются случайным образом, а несущая частота 4-го зондирующего импульса f4 выбирается из условия

f2-f1=f4-f3.

В каждом последующем зондировании несущие частоты первых 3-х зондирующих импульсов выбираются случайным образом, а несущая частота 4-го зондирующего импульса выбирается из вышеприведенного условия.

Работа данной РЛС с перестройкой несущей частоты и режимом СДЦ поясняется чертежами, представленными на фиг.1, 2.

Фиг.1 - функциональная схема прототипа заявляемого изобретения, где:

1 - приемопередающая антенна;

2 - антенный переключатель;

3 - генератор сверхвысокочастотных импульсов;

4 - импульсный модулятор;

5 - задающий генератор;

6 - первый смеситель промежуточной частоты;

7 - первый усилитель промежуточной частоты;

8 - первый местный гетеродин;

9 - первый смеситель фазирования;

10 - первый когерентный гетеродин;

11 - схема обработки;

12 - линия задержки.

Фиг.2 - функциональная схема схемы обработки прототипа предлагаемого изобретения, где:

13 - схема коммутации сигналов УПЧ;

14 - третий смеситель;

15 - четвертый смеситель;

16 - пятый смеситель;

17 - шестой смеситель;

18 - первая линия задержки на один период повторения;

19 - вторая линия задержки на один период повторения;

20 - первая схема объединения;

21 - вторая схема объединения;

22 - линия задержки на два периода повторения;

23 - схема вычитания.

Работа данной РЛС может быть пояснена функциональной схемой. Задающий генератор 5 вырабатывает тактовый импульсы синхронизации, которые поступают в импульсный модулятор 4. Импульсный модулятор 4 вырабатывает видеоимпульсы, по длительности соответствующие длительности зондирующих импульсов. Генератор сверхвысокочастотных импульсов 3 вырабатывает последовательность мощных зондирующих импульсов, которые через антенный переключатель 2 и антенну 1 излучаются в пространство.

Принятые эхо-сигналы через антенный переключатель 2 поступают на первый смеситель промежуточной частоты 6, куда также поступает опорное напряжение первого местного гетеродина 8. Эхо-сигналы на промежуточной частоте усиливаются в первом усилителе промежуточной частоты 7 и поступают на схему обработки 11.

Отраженная от цели последовательность эхо-сигналов поступает на вход коммутирующего устройства 13 схемы обработки 11 и распределяются на третий 14, четвертый 15, пятый 16 и шестой 17 смесители, куда в качестве опорного поступает напряжение когерентного гетеродина 10, задержанное в линии задержки 12 на время 4Tn (Tn - период повторения зондирующих импульсов) и фазируемого сигналом с выхода смесителя фазирования 9.

Сигнал с выхода четвертого смесителя 15 через вторую линию задержки на один период повторения 19 поступает на вторую схему объединения 21, где суммируется с сигналом шестого 17 смесителя. Аналогично сигнал с выхода третьего 14 смесителя через первую линию задержки на один период повторения 18 поступает на первую схему объединения 20, где суммируется с сигналом пятого смесителя 16. Сигналы первой схемы объединения 20 через линию задержки на два периода повторения 22 вычитаются в схеме вычитания 23 из сигнала с выхода второй схемы объединения 21. Полученный разностный сигнал используется для обнаружения и сопровождения цели в условиях наличия мешающих отражений от метеообразований, местных предметов и пассивных помех.

Недостатком прототипа является малая дальность обнаружения и сопровождения цели, обусловленная тем, что для получения сигнала СДЦ необходимо обработать четыре зондирующих импульса. Недостатком прототипа является также наличие "слепых" скоростей в скоростной характеристике, обусловленных жесткой привязкой периода повторения зондирующих импульсов к времени задержки линий задержки, и невозможность использовать вобуляцию (изменение) периода повторения зондирующих импульсов по тем же причинам. При этом период повторения зондирующих импульсов выбирается исходя из условия однозначного определения дальности, что обусловлено применением одного когерентного гетеродина. Постоянный период повторения зондирующих импульсов также снижает помехозащищенность РЛС в сложной электромагнитной обстановке.

Предлагаемым изобретением решаются задачи увеличения дальности обнаружения и сопровождения цели, повышения помехозащищенности, а также устранения эффекта “слепых” скоростей методом изменения (вобуляции) частоты повторения зондирующих импульсов.

Для достижения указанного технического результата в РЛС с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ, содержащую цепочку последовательно соединенных задающего генератора, импульсного модулятора, генератора сверхвысокочастотных импульсов, антенного переключателя, первую цепочку последовательно соединенных первого смесителя промежуточной частоты, первого усилителя промежуточной частоты, первую цепочку последовательно соединенных первого местного гетеродина, первого смесителя фазирования и первого когерентного гетеродина, при этом вход-выход антенного переключателя соединен с входом-выходом приемопередающей антенны, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первым входом схемы обработки, второй выход первого местного гетеродина соединен со вторым входом первого смесителя промежуточной частоты, дополнительно введены следующие отличительные признаки.

Введены вторая цепочка, содержащая последовательно соединенные второй смеситель промежуточной частоты, второй усилитель промежуточной частоты, вторая цепочка последовательно соединенных второго местного гетеродина, второго смесителя фазирования, второго когерентного гетеродина, а также схема коммутации, управляющий процессор, первый и второй полосовые фильтры, при этом выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с третьим входом схемы обработки, выход первого когерентного гетеродина соединен со вторым входом схемы обработки, выход второго когерентного гетеродина соединен с четвертым входом схемы обработки, выход антенного переключателя параллельно соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, выходы первого и второго полосовых фильтров подключены к входам первого и второго смесителей промежуточной частоты соответственно, второй выход второго местного гетеродина соединен со вторым входом второго смесителя промежуточной частоты, выход генератора сверхвысокочастотных импульсов подключен к входу схемы коммутации, первый выход схемы коммутации соединен со вторым входом первого смесителя фазирования, второй выход схемы коммутации соединен со вторым входом второго смесителя фазирования, выход задающего генератора подключен к входу управляющего процессора, выход управляющего процессора подключен к второму входу схемы коммутации.

Причем схема обработки содержит пятый и шестой смесители, первую линию задержки на один период повторения и схему вычитания, выход пятого смесителя соединен со входом линии задержки на один период повторения, выход линии задержки подключен к первому входу схемы вычитания, выход шестого смесителя подключен ко второму входу схемы вычитания, выход которой является выходом схемы обработки, причем первые входы пятого и шестого смесителей являются первым и третьим входами схемы обработки, вторые входы пятого и шестого смесителей являются вторым и четвертым входами схемы обработки соответственно.

Принципиальным для обеспечения обработки является то, что несущие частоты любых двух зондирующих импульсов, образующих зондирующую пару, отличаются на фиксированное значение частоты Δf.

В каждой зондирующей паре несущая частота первого в паре зондирующего импульса выбирается по случайному закону из заданного диапазона частот, значение несущей частоты второго в паре зондирующего импульса отличается на фиксированное значение частоты Δf.

Излучение зондирующих импульсов производится парами с постоянным межимпульсным периодом в паре Tn1 и периодом повторения зондирующих пар Тn2, причем период повторения зондирующих пар изменяется (вобулируется) с целью исключения эффекта “слепых” скоростей. При этом период повторения зондирующих пар Тn2 выбирается из условия однозначного определения дальности.

Предлагаемая РЛС с перестройкой несущей частоты и режимом СДЦ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.3, 4, 5, 6.

Фиг.3 - схема электрическая функциональная радиолокационной системы с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ, где:

1 - приемопередающая антенна;

2 - антенный переключатель;

3 - генератор сверхвысокочастотных импульсов;

4 - импульсный модулятор;

5 - задающий генератор;

6 - первый смеситель промежуточной частоты;

7 - первый усилитель промежуточной частоты;

8 - первый местный гетеродин;

9 - первый смеситель фазирования;

10 - первый когерентный гетеродин;

11 - схема обработки;

24 - первый полосовой фильтр;

25 - второй полосовой фильтр;

26 - второй смеситель промежуточной частоты;

27 - второй усилитель промежуточной частоты;

28 - второй местный гетеродин;

29 - второй смеситель фазирования;

30 - второй когерентный гетеродин;

31 - схема коммутации;

32 - управляющий процессор.

Фиг.4 - Функциональная схема схемы обработки предлагаемого изобретения.

16 - пятый смеситель;

17 - шестой смеситель;

18 - первая линия задержки на один период повторения;

23 - схема вычитания.

Фиг.5 - эпюра последовательности зондирующих импульсов заявляемого изобретения.

Фиг.6 - распределение значений несущих частот первого и второго в паре зондирующих импульсов fi, fi+Δf.

Заявляемая РЛС с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ содержит цепочку последовательно соединенных задающего генератора 5, импульсного модулятора 4, генератора сверхвысокочастотных импульсов 3, антенного переключателя 2, первую и вторую цепочки последовательно соединенных первого и второго полосовых фильтров 24, 25, первого и второго смесителей промежуточной частоты 6, 26, первого и второго усилителей промежуточной частоты 7, 27 соответственно. Также первую и вторую цепочки последовательно соединенных первого и второго местных гетеродинов 8, 28, первого и второго смесителей фазирования 9, 29, первого и второго когерентных гетеродинов 10, 30 соответственно. Кроме того, содержит приемопередающую антенну 1, схему обработки 11, схему коммутации 31 и управляющий процессор 32.

При этом вход-выход антенного переключателя 2 соединен со входом-выходом приемопередающей антенны 1. Вторые выходы первого и второго местных гетеродинов 8, 28 подключены к вторым входам первого и второго смесителей промежуточной частоты 6, 26 соответственно, выходы первого и второго усилителей промежуточной частоты 7, 27 соединены с первым и третьим входами схемы обработки 11 соответственно, выход генератора сверхвысокочастотных импульсов 3 через схему коммутации 31 соединен со вторыми входами первого и второго смесителей фазирования 9, 29. Выходы первого и второго когерентных гетеродинов 10, 30 подключены к второму и четвертому входам схемы обработки 11 соответственно. Выход задающего генератора 5 также подключен к входу управляющего процессора 32. Выход управляющего процессора 32 подключен ко второму (управляющему) входу схемы коммутации 31. Выход антенного переключателя 2 параллельно подключен к входам первого и второго полосовых фильтров 24, 25.

Схема обработки 11 содержит пятый 16 и шестой 17 смесители. Выход пятого смесителя 16 через линию задержки на один период повторения 18 подключен к первому входу схемы вычитания 23. Выход шестого смесителя 17 подключен ко второму входу схемы вычитания 23. Выход схемы вычитания 23 является выходом схемы обработки 11. При этом первые входы пятого и шестого смесителей 16, 17 являются первым и третьим входами схемы обработки 11 соответственно, вторые входы пятого и шестого смесителей 16, 17 являются вторым и четвертым входами схемы обработки 11 соответственно.

Заявляемая радиолокационная система с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ функционирует следующим образом. Задающий генератор 5 формирует короткие тактовые импульсы синхронизации, временные интервалы между которыми соответствуют интервалам между зондирующими импульсами внутри пары Tn1 и периоду повторения зондирующих пар Тn2. Импульсный модулятор 4 вырабатывает видеоимпульсы, по длительности соответствующие зондирующим, которые поступают на вход генератора сверхвысокочастотных импульсов 3. Генератор сверхвысокочастотных импульсов 3 вырабатывает последовательность мощных СВЧ-импульсов, которые через антенный переключатель 2 излучаются в пространство приемопередающей антенной 1.

Принятые приемопередающей антенной 1 первый и второй в паре отраженные от цели эхо-сигналы поступают на входы первого и второго полосовых фильтров 24, 25. Полосы пропускания первого и второго полосовых фильтров выбраны таким образом, чтобы разделить первый и второй в паре эхо-сигналы соответственно. Первый и второй в паре эхо-сигналы поступают в первый и второй смесители промежуточной частоты 6, 26 соответственно, на которые поступает опорное напряжение со вторых выходов первого и второго местных гетеродинов 8, 28 соответственно.

Преобразованные на промежуточную частоту первый и второй в паре эхо-сигналы с частотами fпч+fд1 и fпч+fд2 усиливаются в усилителях промежуточной частоты 7, 27 соответственно и поступают на первый и третий входы схемы обработки 11 соответственно. Часть высокочастотной энергии первого и второго в паре мощных СВЧ-импульсов через схему коммутации 31 поступает на первый и второй смесители фазирования 9 и 29, куда в качестве опорных напряжений поступают напряжения с первых выходов первого и второго местных гетеродинов 8, 28 соответственно. При этом опорные напряжения местных гетеродинов 8, 28 на первых и вторых выходах равны между собой. Выходные сигналы первого и второго смесителей фазирования 9 и 29 используются для задания начальной фазы опорного напряжения первого и второго когерентных гетеродинов 10 и 30 соответственно. Сигналы с выходов когерентных гетеродинов 10 и 30 поступают на второй и четвертый входы схемы обработки 11 соответственно. Импульсы синхронизации с выхода задающего генератора 5 также поступают на вход управляющего процессора 32. Сигнал управляющего процессора 32 поступает на второй вход (вход сигналов управления) схемы коммутации 31. Схема коммутации 31 под воздействием управляющих сигналов коммутирует часть мощности первого или второго зондирующих импульсов в паре на первый или второй смесители фазирования 9, 29 соответственно.

Первый и второй в паре эхо-сигналы с выходов усилителей промежуточной частоты 7, 27 поступают на первые входы пятого и шестого смесителей 16, 17 схемы обработки 11 соответственно. Эхо-сигналы с выхода пятого смесителя 16 задерживаются в линии задержки на один период повторения 18 и поступают на первый вход схемы вычитания 23. Эхо-сигнал с выхода шестого смесителя 17 поступает на второй вход схемы вычитания 23. На выходе схемы вычитания 23 образуются видеоимпульсы, модулированные по амплитуде разностной частотой Допплера, которые используются для обнаружения и сопровождения цели, измерения ее координат в условиях мешающих отражений от местных предметов, метеообразований и пассивных помех.

Таким образом, на выходе схемы обработки образуется сигнал СДЦ, представляющий собой последовательность видеоимпульсов с амплитудой, модулированной разностной частотой Допплера. Разностная частота Допплера зависит от выбора фиксированного значения отстройки несущей частоты Δf

ΔFдоп=Fдоп2-Fдоп1=2Vp(f1+Δf)/c-2Vpf1/c=2VpΔf/c.

Изобретение относится к области радиолокации и может найти применение при разработке помехоустойчивых радиолокационных систем. Радиолокационная система с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ содержит цепочку последовательно соединенных задающего генератора, импульсного модулятора, генератора сверхвысокочастотных импульсов, антенного переключателя, первую цепочку последовательно соединенных первого смесителя промежуточной частоты, первого усилителя промежуточной частоты, первую цепочку последовательно соединенных первого местного гетеродина, первого смесителя фазирования и первого когерентного гетеродина. При этом вход-выход антенного переключателя соединен со входом-выходом приемопередающей антенны, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первых входом схемы обработки, второй выход первого местного гетеродина соединен со вторым входом первого смесителя промежуточной частоты. В нее дополнительно введены вторая цепочка последовательно соединенных второго смесителя промежуточной частоты, второго усилителя промежуточной частоты, вторая цепочка последовательно соединенных второго местного гетеродина, второго смесителя фазирования, второго когерентного гетеродина, а также схема коммутации, управляющий процессор, первый и второй полосовые фильтры. При этом выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с третьим входом схемы обработки, выход первого когерентного гетеродина соединен со вторым входом схемы обработки, выход второго когерентного гетеродина соединен с четвертым входом схемы обработки, выход антенного переключателя параллельно соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, выходы первого и второго полосовых фильтров подключены к первым входам первого и второго смесителей промежуточной частоты соответственно, второй выход второго местного гетеродина соединен со вторым входом второго смесителя промежуточной частоты, выход генератора сверхвысокочастотных импульсов подключен к первому входу схемы коммутации, первый выход схемы коммутации соединен со вторым входом первого смесителя фазирования, второй выход схемы коммутации соединен со вторым входом второго смесителя фазирования, выход задающего генератора подключен к входу управляющего процессора, выход управляющего процессора подключен к второму входу схемы коммутации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Радиолокационная система с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ, содержащая цепочку последовательно соединенных задающего генератора, импульсного модулятора, генератора сверхвысокочастотных импульсов, антенного переключателя, первую цепочку последовательно соединенных первого смесителя промежуточной частоты, первого усилителя промежуточной частоты, первую цепочку последовательно соединенных первого местного гетеродина, первого смесителя фазирования и первого когерентного гетеродина, при этом вход-выход антенного переключателя соединен со входом-выходом приемопередающей антенны, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первым входом схемы обработки, второй выход первого местного гетеродина соединен со вторым входом первого смесителя промежуточной частоты, отличающаяся тем, что в нее введены вторая цепочка последовательно соединенных второго смесителя промежуточной частоты, второго усилителя промежуточной частоты, вторая цепочка последовательно соединенных второго местного гетеродина, второго смесителя фазирования, второго когерентного гетеродина, а также схема коммутации, управляющий процессор, первый и второй полосовые фильтры, при этом выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с третьим входом схемы обработки, выход первого когерентного гетеродина соединен со вторым входом схемы обработки, выход второго когерентного гетеродина соединен с четвертым входом схемы обработки, выход антенного переключателя параллельно соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, выходы первого и второго полосовых фильтров подключены к первым входам первого и второго смесителей промежуточной частоты соответственно, второй выход второго местного гетеродина соединен со вторым входом второго смесителя промежуточной частоты, выход генератора сверхвысокочастотных импульсов подключен к первому входу схемы коммутации, первый выход схемы коммутации соединен со вторым входом первого смесителя фазирования, второй выход схемы коммутации соединен со вторым входом второго смесителя фазирования, выход задающего генератора подключен к входу управляющего процессора, выход управляющего процессора подключен к второму входу схемы коммутации.2. Радиолокационная система с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу в режиме СДЦ по п.1, отличающаяся тем, что схема обработки содержит пятый и шестой смесители, первую линию задержки на один период повторения и схему вычитания, выход пятого смесителя соединен с входом линии задержки на один период повторения, выход линии задержки подключен к первому входу схемы вычитания, выход шестого смесителя подключен ко второму входу схемы вычитания, выход которой является выходом схемы обработки, причем первые входы пятого и шестого смесителей являются первым и третьим входами схемы обработки, вторые входы пятого и шестого смесителей являются вторым и четвертым входами схемы обработки соответственно.