СТАНЦИЯ ОДНОКРАТНЫХ ИМИТИРУЮЩИХ ПОМЕХ ДОПЛЕРОВСКИМ РАДИОЛОКАЦИОННЫМ СТАНЦИЯМ Российский патент 2005 года по МПК G01S7/38 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для построения станции имитирующих помех, формирующей ложные движущиеся цели различных типов на индикаторах доплеровских радиолокационных станций, обладающих способностью распознавать тип обнаруженного движущегося объекта по характерному спектру доплеровских частот сигналов РЛС, отраженных от этого объекта, в пределах объема пространства, разрешаемого этими РЛС.

РЛС подобного типа [1] широко используются для обнаружения и распознавания движущихся объектов на фоне отражений от многочисленных неподвижных объектов, что в существенной мере характерно для условий работы РЛС на приземных трассах. Для выделения сигналов, отраженных от движущихся объектов, на фоне отражений от неподвижных предметов в РЛС этого типа используют эффект смещения несущей частоты сигналов РЛС, отраженных от движущихся объектов (эффект Доплера).

В случае точечного движущегося объекта доплеровское смещение частоты F составляет величину:

где f - несущая частота РЛС,

V_r - радиальная скорость движения объекта относительно РЛС,

с - скорость света.

В случае сплошного многоточечного объекта образуется спектр доплеровских частот

где m - количество точечных отражателей.

Этот спектр имеет индивидуальный характер, по которому можно судить о типе сложной цели (идущий человек, движущаяся автомашина, работающая землеройная машина и т.п.), который легко распознается оператором РЛС на слух.

Для большинства РЛС этого типа несущая частота сигналов и реальные скорости наземных объектов таковы, что частоты доплеровского смещения находятся в пределах звукового диапазона.

Для создания помех доплеровским РЛС могут использоваться станции помех ретрансляционного типа, которые образуют ложные цели путем наделения ретранслируемых сигналов РЛС доплеровским смещением частоты и излучения их в обратном направлении.

Среди близкой по назначению аппаратуры формирования помех доплеровским РЛС может быть выделен: генератор сигналов с доплеровским сдвигом частоты принятых сигналов [2]. Он содержит устройства запоминания частоты принятого входного сигнала и перестраиваемые по случайному закону генераторы, с помощью которых обеспечиваются доплеровские сдвиги частоты генерируемого сигнала. Генератор может включаться в тракт ретрансляции, содержащий приемную и передающую антенны. Недостатком этого устройства является то, что оно не может имитировать ложные цели, подобные истинным, поскольку излучаемые сигналы имеют случайные доплеровские сдвиги частоты и не содержат в спектре частотные составляющие, характерные для реальных целей.

Известен также имитатор сверхвысокочастотных сигналов движущейся цели для доплеровской радиолокационной станции [3]. Он содержит приемопередающую антенну, направленный ответвитель, детекторную секцию, двухканальный СВЧ-переключатель, формирователь управляющих напряжений, короткозамыкатель длиной L и короткозамыкатель длиной L+λ/4 (где λ - длина волны). Импульсный СВЧ-сигнал РЛС поступает на антенну и далее через ответвитель поступает на переключатель, имеющий два коммутируемых канала переключения. Они обеспечивают поочередную коммутацию короткозамыкателей. Отраженные от них импульсы СВЧ проходят в обратном направлении и излучаются в сторону РЛС. Переизлученные и принятые РЛС сигналы имеют от периода к периоду фазу, отличающуюся на 180°, что, по мнению авторов, и является имитацией движущейся цели. Недостатками описанного имитатора являются: частотная зависимость фазы переизлученных сигналов, что предопределяет относительную узкополосность этого устройства; имитатор может быть использован для имитации только простейших одноточечных объектов.

Известен также патент РФ [4], оговаривающий построение станции ретрансляционного типа имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям, способной имитировать как простые одноточечные, так и сложные многоточечные приближающиеся и удаляющиеся объекты с повышенной достоверностью в широком диапазоне рабочих частот. Построение этой станции помех предусматривает наличие в ее составе, помимо приемной и передающей антенн и однополосного балансного модулятора, включенного между ними, также устройства воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов РЛС, отраженных от реальных движущихся объектов, устройства определения частоты принимаемых сигналов и переключателя знака доплеровского сдвига частоты. Наличие в составе станции устройства воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов РЛС, отраженных от реальных движущихся объектов, позволяет при помощи однополосной балансной модуляции наделять ретранслируемый сигнал частотами доплеровского сдвига, имитирующими движущиеся как простые одноточечные, так и сложные многоточечные объекты. Устройство определения частоты позволяет регулировать величину этого сдвига в зависимости от частоты принятых сигналов, что повышает достоверность излучаемых помех в широком диапазоне частот. Наличие же в составе станции переключателя знака доплеровского сдвига дает возможность изменять знак этого сдвига и таким образом имитировать направление перемещения объекта относительно РЛС. Описанная станция ретрансляционного типа является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и принята за прототип.

Однако при рассмотрении материалов патента [4] не трудно заметить то, что при выделении аппаратурой РЛС доплеровских частот из сигналов, претерпевших доплеровский сдвиг несущей частоты, и оценке на слух оператором РЛС характера образовавшегося спектра доплеровских частот, знак доплеровского смещения будет утрачен, так как известно, что слуховые органы человека не реагируют на фазовые искажения звуковых сигналов. Поэтому можно заключить, что наличие переключателя знака доплеровского сдвига в составе аппаратуры помех радиолокационным станциям рассматриваемого типа является неоправданно избыточным. А также то, что однозначное определение частоты принятых сигналов, а следовательно, и высокая степень достоверности излучаемых сигналов может быть достигнута при приеме сигналов только одной РЛС, что является недостатком в большинстве случаев.

Задачей изобретения является разработка станции однократных имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям, способной имитировать как простые одноточечные, так и сложные многоточечные движущиеся объекты в широком диапазоне частот в пределах объема, разрешаемого сигналами РЛС, и реализующей более высокую пропускную способность, позволяющей осуществлять имитацию движущихся объектов одновременно нескольким РЛС в широкой полосе рабочих частот.

Задача решается тем, что в станцию однократных имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям, содержащую приемную и передающую антенны, однополосный балансный модулятор, к управляющим входам которого подключено устройство воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационной станции, отраженных от реальных движущихся объектов, согласно изобретению, в ее состав дополнительно введены n-канальный частотно-избирательный разветвитель, n-канальный сумматор частотных каналов, (n-1) однополосных балансных модуляторов и (n-1) устройств воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационной станции, отраженных от реальных движущихся объектов, при этом выход приемной антенны соединен с входом n-канального частотно-избирательного разветвителя, каждый из n выходов которого соединен соответственно с входом одного из n однополосных балансных модуляторов, а выход каждого из n однополосных балансных модуляторов соединен соответственно с одним из n входов n-канального сумматора частотных каналов, выход n-канального сумматора соединен с входом передающей антенны, причем выходы каждого из (n-1) устройств воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационных станций, отраженных от реальных движущихся объектов, подключены соответственно к управляющим входам одного из (n-1) однополосных балансных модуляторов.

Наличие в составе станции многоканальной схемы устройств:

- n-канального частотно-избирательного разветвителя;

- n однополосных балансных модуляторов;

- n устройств воспроизведения, содержащих запись спектра доплеровских частот, произведенной на средней частоте частотного участка, позволяет осуществлять дискретную регулировку величины доплеровского сдвига, формируемого на выходе однополосных балансных модуляторов при помощи сигналов, поступающих от устройств воспроизведения, в зависимости от частоты принятого сигнала.

На чертеже представлена структурная схема станции однократных имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям.

Станция содержит приемную антенну 1, к выходу которой подключен n-канальный частотно-избирательный разветвитель 2, n однополосных балансных модуляторов 3₁...3_n, подключенных своими входами к выходам частотно-избирательного разветвителя, управляемых от n устройств воспроизведения спектра сигналов РЛС, отраженных от реальных движущихся объектов 4₁...4_n Выходы однополосных модуляторов 3₁...3_n подключены ко входам сумматора частотных каналов 5, выход которого подключен ко входу передающей антенны 6.

Устройства воспроизведения 4₁...4_n предназначены для воспроизведения записи спектра доплеровских частот сигналов РЛС, отраженных от реальных движущихся объектов. Они содержат запись спектра на соответствующем частотном участке многоканальной схемы, образуемой частотно-избирательным разветвителем. Запись спектра производится предварительно в реальных условиях посредством облучения различных видов объектов сигналами РЛС, имеющих частоту, соответствующую средней частоте частотного канала n-канального частотно-избирательного разветвителя 2, выделения доплеровских частот и записи их в устройстве долговременной памяти. Затем эта запись помещается в одно из устройств воспроизведения 4. Так как доплеровский сдвиг частоты зависит от значения несущей частоты модулируемого сигнала, то для обеспечения достоверной имитации ложных объектов в широком диапазоне частот тракт ретрансляции станции при помощи частотно-избирательного разветвителя разделен на ряд частотных каналов, число (n) которых выбирается из условия достижения приемлемой достоверности имитации ложных объектов.

Построение станции предусматривает прием сигналов РЛС, разделение принятых сигналов по частотным каналам, в каждом из которых производится их однополосная модуляция сигналами спектра доплеровских частот, хранящихся в устройствах воспроизведения спектров доплеровских частот, индивидуальных для каждого частотного канала, и излучение сформированных сигналов в направлении, обратном направлению приема сигналов РЛС.

Достигаемым техническим результатом является возможность имитировать как простые одноточечные, так и сложные многоточечные объекты в широкой полосе рабочих частот одновременно нескольким РЛС.

Станция реализуется на широко известных в технике путях построения частотно-избирательных разветвителей (делителей мощности) и сумматоров [5, 6], балансных (в том числе однополосных) модуляторов [7], а также устройств воспроизведения низкочастотных сигналов, каковыми являются частоты спектра доплеровского смещения сигналов РЛС, отраженных от наземных движущихся объектов. В качестве этих устройств воспроизведения могут быть использованы устройства воспроизведения записей, осуществленных на магнитных лентах, либо на компакт дисках [8], либо на электрически программируемых постоянных запоминающих устройствах (ЭППЗУ) [9].

Литература

1. П.АБакулев. Радиолокация движущихся целей. М.: ″Сов. Радио″, 1964.

2. Патент США № 4876546, G 01 S 7/38, опубл. 1989.

3. А.с. СССР № 1658736, G 01 S 7/40, приоритет 02.07.1987.

4. Патент РФ № 2177160, G 01 S 7/38, опубл.2001.

5. А.Л.Фельдштейн, Л.Р.Явич, В.П.Смирнов. Справочник по элементам волновой техники. М.: ″Сов. Радио″, 1967.

6. Полосковые платы и узлы, проектирование и изготовление. Под ред. Е.П.Котова и В.Д.Каплуна. М.: ″Сов. Радио″, 1979.

7. Е.М.Воробьевский, В.И.Гвоздев, М.Ю.Литвиненко, A.M.Чернушенко. Широкополосные балансные модуляторы СВЧ. Научно-технический сборник ″Электронная техника″, серия 1, ″Электроника СВЧ″, с.6-10, вып.9 (369), ЦНИИ ″Электроника″, 1984.

8. В.Э.Фигурнов. IBM PC для пользователя. М.: ″ИНФРА М″, 1995, с.34-39.

9. Р.Токхейм. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1988, с.268, 354.

Изобретение относится к области радиотехники и радиолокации. Технический результат - это возможность имитировать как простые одноточечные, так и сложные многоточечные движущиеся объекты с высокой достоверностью имитации в широкой полосе частот одновременно нескольким РЛС. Это достигается тем, что в состав станции входят приемная и передающая антенны, n-канальный частотно-избирательный разветвитель, n-канальный сумматор частотных каналов, n однополосных балансных модуляторов, а также n устройств воспроизведения спектра сигналов РЛС, отраженных от реальных движущихся объектов. Построение станции предусматривает прием сигналов РЛС, разделение их по частотным каналам, в каждом из которых производится их однополосная модуляция сигналами спектра доплеровских частот, хранящихся в устройствах воспроизведения спектров доплеровских частот, индивидуальных для каждого частотного канала, и излучение сформированных в обратном направлении. 1 ил.

Станция однократных имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям, содержащая приемную и передающую антенны, а также однополосный балансный модулятор, к управляющим входам которого подключено устройство воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационной станции, отраженных от реальных движущихся объектов, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введены n-канальный частотно-избирательный разветвитель, n-канальный сумматор частотных каналов, (n-1) однополосных балансных модуляторов и (n-1) устройств воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационной станции, отраженных от реальных движущихся объектов, при этом выход приемной антенны соединен с входом n-канального частотно-избирательного разветвителя, каждый из n-выходов которого соединен соответственно с входом одного из n однополосных балансных модуляторов, а выход каждого из n однополосных балансных модуляторов соединен соответственно с одним из n входов n-канального сумматора частотных каналов, выход n-канального сумматора соединен с входом передающей антенны, причем выходы каждого из (n-1) устройств воспроизведения спектра доплеровских частот сигналов радиолокационных станций, отраженных от реальных движущихся объектов, подключены соответственно к управляющим входам одного из (n-1) однополосных балансных модуляторов.