УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДАЛЬНОМЕРНОГО КАНАЛА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ Российский патент 2013 года по МПК G01S7/40 

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре доплеровских радиолокационных систем с дальномерным каналом.

Известен радиолокационный имитатор цели, содержащий модуль СВЧ, линию связи, рупорную антенну, группу ключей, два перепрограммируемых постоянных запоминающих устройства (ППЗУ), интерфейс мультиплексной шины, синтезатор доплеровских частот, мультиплексную шину управления и умножающий цифроаналоговый преобразователь [патент РФ №2267798, кл. G01S 7/40, 2004 г.].

Данное устройство позволяет производить проверку доплеровских радиолокационных систем, но не обеспечивает контроль дальномерного канала.

Известна также автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура, выбранная в качестве прототипа, содержащая блок СВЧ, вход СВЧ которого является входом СВЧ аппаратуры, линию связи, вход которой подключен к выходу блока СВЧ, рупорную антенну, подключенную к первому выходу линии связи, модуль синтезатора доплеровских частот, выход которого подключен ко входу амплитудной модуляции блока СВЧ, модуль временной задержки, вход управления которого подключен к выходу модуля синтезатора доплеровских частот, импульсный вход модуля временной задержки является входом импульсов запуска передатчика и подключен к первому контрольному выходу аппаратуры, выход модуля временной задержки подключен ко входу импульсной модуляции блока СВЧ и ко второму контрольному выходу аппаратуры, детекторную секцию, вход которой подключен ко второму выходу линии связи, а выход является третьим контрольным выходом аппаратуры, и мультиплексную шину управления, соединенную с входами-выходами управления модуля синтезатора доплеровских частот, модуля временной задержки и блока СВЧ [Автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура (АКПА) АГСК.461271.216 Руководство по эксплуатации, ОАО МНИИ "АГАТ", 2010 г.].

Данная аппаратура позволяет производить проверку доплеровских радиолокационных систем с дальномерным каналом.

Недостатком аппаратуры является отсутствие возможности контроля величины задержки импульсов запуска передатчика. Аппаратура позволяет при помощи осциллографа проконтролировать осциллограммы входных импульсов запуска передатчика (на первом контрольном выходе) и задержанные импульсы (на втором и третьем контрольных выходах). Однако при величинах задержек более периода импульсов запуска передатчика, что имеет место в реальной аппаратуре (период импульсов запуска передатчика составляет несколько микросекунд, а максимальная задержка - несколько сотен микросекунд), по осциллограммам или при помощи каких-либо других приборов невозможно определить истинную задержку, можно определить лишь остаток от деления величины задержки на период импульсов запуска передатчика.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства контроля дальномерного канала радиолокационных систем за счет введения функции визуального и автоматизированного самоконтроля.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство контроля дальномерного канала радиолокационных систем, содержащее блок СВЧ, вход СВЧ которого является входом СВЧ устройства, линию связи, вход которой подключен к выходу блока СВЧ, рупорную антенну, подключенную к первому выходу линии связи, синтезатор доплеровских частот, выход которого подключен ко входу амплитудной модуляции блока СВЧ, устройство временной задержки, вход управления которого подключен к выходу синтезатора доплеровских частот, импульсный вход устройства временной задержки подключен к первому контрольному выходу, а выход устройства временной задержки подключен ко входу импульсной модуляции блока СВЧ и ко второму контрольному выходу, детекторную секцию, вход которой подключен ко второму выходу линии связи, а выход является третьим контрольным выходом, и мультиплексную шину управления, соединенную с входами-выходами управления синтезатора доплеровских частот, устройства временной задержки и блока СВЧ, введены переключатель, общий вывод которого соединен с импульсным входом устройства временной задержки, элемент И, выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом переключателя, а первый вход элемента И соединен с нормально замкнутым контактом переключателя, двоичный счетчик, вход которого соединен с входом импульсов запуска передатчика устройства и с нормально замкнутым контактом переключателя, дешифратор, группа входов которого соединена с группой выходов двоичного счетчика, фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу детекторной секции, и измеритель временных интервалов, вход СТОП которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а входы-выходы управления измерителя временных интервалов подключены к мультиплексной шине управления, выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И, ко входу ПУСК измерителя временных интервалов и к выходу синхронизации устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства контроля дальномерного канала радиолокационных систем, в которое входят:

1 - вход СВЧ;

2 - вход импульсов запуска передатчика;

3 - блок СВЧ;

4 - линия связи;

5 - рупорная антенна;

6 - синтезатор доплеровских частот;

7 - устройство временной задержки;

8 - детекторная секция;

9 - мультиплексная шина управления;

10 - переключатель;

11 - фильтр нижних частот;

12 - элемент И;

13 - измеритель временных интервалов;

14 - двоичный счетчик;

15 - дешифратор;

16…18 - первый, второй и третий контрольные выходы;

19 - выход синхронизации.

Вход СВЧ 1 устройства соединен с входом СВЧ блока СВЧ 3, выход блока СВЧ 3 подключен ко входу линии связи 4, первый выход которой подключен к рупорной антенне 5, а второй - ко входу детекторной секции 8, выход которой соединен с входом фильтра нижних частот 11 и с третьим контрольным выходом 18. Выход синтезатора доплеровских частот 6 соединен со входом амплитудной модуляции (AM) блока СВЧ 3 и с входом управления устройства временной задержки 7, выход которого соединен с входом импульсной модуляции (ИМ) блока СВЧ 3 и со вторым контрольным выходом 17. Входы-выходы управления блока СВЧ 3, синтезатора доплеровских частот 6, устройства временной задержки 7 и измерителя временных интервалов 13 подключены к мультиплексной шине управления 9. Импульсный вход устройства временной задержки 7 соединен с первым контрольным выходом 16 и с общим выводом переключателя 10, нормально разомкнутый контакт которого соединен с выходом элемента И 12, а нормально замкнутый контакт переключателя 10 соединен с первым входом элемента И 12, с входом двоичного счетчика 14 и с входом импульсов запуска передатчика 2. Группа выходов двоичного счетчика 14 соединена с группой входов дешифратора 15, выход которого соединен со вторым входом элемента И 12, с выходом синхронизации 19 и с входом ПУСК измерителя временных интервалов 13, вход СТОП которого подключен к выходу фильтра нижних частот 11.

Блок СВЧ 3 обеспечивает:

- сдвиг частоты входного СВЧ сигнала на величину доплеровской частоты сигнала, поступающего на вход AM с синтезатора доплеровских частот 6;

- импульсную модуляцию СВЧ сигнала импульсами, поступающими на вход ИМ с устройства временной задержки 7;

- установку выходной мощности цифровым сигналом, поступающим на входы-выходы управления с мультиплексной шины управления 9.

Первый выход линии связи 4 обеспечивает передачу СВЧ сигнала с блока СВЧ 3 на рупорную антенну 5, второй подключен ко входу детекторной секции 8.

Рупорная антенна 5 излучает СВЧ сигнал, имитирующий сигнал, отраженный от цели.

Синтезатор доплеровских частот 6 формирует гармонический сигнал с частотой Доплера. Частота и уровень сигнала устанавливаются цифровым сигналом, поступающим на входы-выходы управления синтезатора доплеровских частот 6 с мультиплексной шины управления 9.

Устройство временной задержки 7 обеспечивает задержку импульсов, поступающих на импульсный вход. Величина задержки может управляться частотой сигнала, поступающего на вход управления, - скорость изменения задержки пропорциональна частоте управляющего сигнала (частоте Доплера), что позволяет имитировать движущуюся цель. Начальная величина задержки (дальность до цели) устанавливается цифровым сигналом, поступающим на входы-выходы управления устройства временной задержки 7 с мультиплексной шины управления 9.

Детекторная секция 8 осуществляет детектирование СВЧ сигнала с целью получения импульсного сигнала (аналогичного импульсам, поступающим на вход импульсной модуляции блока СВЧ 3) для контроля его осциллографом.

Мультиплексная шина управления 9 обеспечивает управление параметрами блока СВЧ 3, синтезатора доплеровских частот 6 и устройства временной задержки 7 цифровым сигналом, поступающим по шине 9 от управляющей ЭВМ, а также передачу измеренных значений задержек импульсов измерителем временных интервалов 13 в управляющую ЭВМ.

Переключатель 10 обеспечивает включение режима контроля величины задержки импульсов. На фиг.1 он показан в положении, когда этот режим отключен.

Измеритель временных интервалов 13 обеспечивает измерение временного интервала между входными импульсами, поступающими на входы ПУСК и СТОП, отображение результатов измерений на цифровых индикаторах и передачу измеренных значений через мультиплексную шину управления 9 в управляющую ЭВМ. В качестве измерителя временных интервалов 13 может быть использован электронно-счетный частотомер.

Двоичный счетчик 14 предназначен для деления частоты входных импульсов. Разрядность счетчика N определяется исходя из того, чтобы период выходных импульсов в старшем разряде был не менее максимальной задержки импульсов запуска передатчика, и может быть вычислена по формуле:

,

где Т_зад - максимальное время задержки импульсов запуска передатчика;

Т_изп - минимальный период импульсов запуска передатчика.

Дешифратор 15 осуществляет дешифрацию выходных сигналов двоичного счетчика 14 и формирует выходные импульсы с периодом следования, равным периоду выходных импульсов двоичного счетчика 14 в старшем разряде, и длительностью низкого уровня (лог.0), соответствующей четырем периодам входных импульсов двоичного счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

На вход СВЧ 1 от контролируемой радиолокационной системы поступает непрерывный СВЧ сигнал, который передается в блок СВЧ 3, где происходит смещение его частоты на величину частоты доплеровского сигнала, поступающего на вход AM блока СВЧ 3 от синтезатора доплеровских частот 6. Это имитирует отраженный сигнал от движущейся цели (скорость цели пропорциональна частоте Доплера). Далее сигнал в блоке СВЧ 3 подвергается импульсной модуляции импульсами, поступающими на вход ИМ блока СВЧ 3 с выхода устройства временной задержки 7, на импульсный вход которого через переключатель 10 и вход 2 (в выключенном режиме контроля величины задержки импульсов) поступают импульсы запуска передатчика с контролируемой радиолокационной системы. Это имитирует задержку отраженного от цели сигнала, по которой определяется дальность цели в дальномерном канале радиолокационной системы. Затем в блоке СВЧ 3 происходит установка уровня мощности сигнала цифровым сигналом, поступающим на входы-выходы управления с мультиплексной шины управления 9.

Установка параметров сигналов синтезатора доплеровских частот 6 (частота, амплитуда), устройства временной задержки 7 (начальная задержка) и уровня мощности осуществляется цифровым сигналом, передаваемым от управляющей ЭВМ по мультиплексной шине управления 9.

С выхода блока СВЧ 3 сигнал передается через линию связи 4 на рупорную антенну 5, вблизи которой располагается контролируемая радиолокационная система, принимающая сигнал с рупорной антенны. Таким образом, данное устройство обеспечивает имитацию сигнала, отраженного от цели, по обработке которого контролируемой радиолокационной системой можно судить о ее работоспособности и параметрах.

Для контроля правильности функционирования устройства контроля дальномерного канала радиолокационных систем оно имеет три контрольных выхода 16…18, на которых при помощи осциллографа можно проконтролировать следующие сигналы:

- на первом выходе 16 - импульсы запуска передатчика на входе устройства временной задержки 7;

- на втором выходе 17 - задержанные импульсы запуска передатчика на выходе устройства временной задержки 7;

- на третьем выходе 18 - огибающую СВЧ сигнала на выходе 2 линии связи 4 (этот сигнал по форме аналогичен сигналу на втором выходе 17).

В выключенном режиме контроля величины задержки импульсов (положение переключателя 10 в этом режиме показано на фиг.1) при величинах задержек импульсов запуска передатчика более периода их следования невозможно по осциллограммам определить истинную величину задержки, то есть отсутствует контроль величины задержки импульсов запуска передатчика, которая является основным параметром при проверке дальномерного канала радиолокационных систем.

В включенном режиме контроля величины задержки импульсов на импульсный вход устройства задержки импульсов 7 сигнал поступает с выхода элемента И 12 и представляет собой пачки импульсов с периодом следования пачек не менее максимальной задержки импульсов и паузой между пачками, равной четырем периодам импульсов запуска передатчика. Такой сигнал формируется при помощи двоичного счетчика 14, дешифратора 15, описания которых приведены выше, и элемента И 12. Работа их поясняется осциллограммами, приведенными на фиг.2. Как видно на фиг.2, используя двухлучевой осциллограф, можно определить величину задержки импульсов запуска передатчика Т_зад. Для устойчивого отображения осциллограмм на экране осциллографа с выхода дешифратора 15 сигнал подается на выход синхронизации 19, к которому подключается вход синхронизации осциллографа.

Кроме того, величина задержки отображается цифровыми индикаторами измерителя временных интервалов 13, на вход ПУСК которого поступают импульсы с выхода дешифратора 15 (эпюра Б на фиг.2), а на вход СТОП - с выхода фильтра нижних частот 11 (эпюра Д на фиг.2). Измеренные значения задержек импульсов также передаются через входы-выходы измерителя временных интервалов 13 и мультиплексную шину управления 9 в управляющую ЭВМ.

Применение измерителя временных интервалов 13 позволяет измерять задержку импульсов в реальном времени в режиме изменения величины задержки, что практически невозможно сделать при помощи осциллографа, так как в этом режиме осциллограмма задержанных импульсов будет перемещаться по экрану осциллографа. Передача измеренных значений задержек импульсов в управляющую ЭВМ позволяет автоматизировать процесс самоконтроля предлагаемого устройства, а также обеспечить более точную проверку дальномерного канала радиолокационных систем в динамических режимах, так как управляющая ЭВМ может в реальном времени обрабатывать значения задержек импульсов запуска передатчика, формируемых предлагаемым устройством, и вычисленные значения дальности до цели контролируемой радиолокационной системой, информация от которой поступает в управляющую ЭВМ.

Таким образом, введение в известное устройство переключателя, элемента И, двоичного счетчика, дешифратора, фильтра нижних частот и измерителя временных интервалов с указанными связями позволяет обеспечить как визуальный, так и автоматизированный самоконтроль предлагаемого устройства и, таким образом, расширить функциональные возможности устройства контроля дальномерного канала радиолокационных систем, а также обеспечить более точную проверку контролируемой радиолокационной системы в динамических режимах.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре доплеровских радиолокационных систем с дальномерным каналом. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения как визуального, так и автоматизированного самоконтроля предлагаемого устройства. Устройство контроля дальномерного канала радиолокационных систем содержит блок СВЧ, линию связи, рупорную антенну, синтезатор доплеровских частот, устройство временной задержки, детекторную секцию, мультиплексную шину управления, переключатель, общий вывод которого соединен с импульсным входом устройства временной задержки, элемент И, выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом переключателя, а первый вход элемента И соединен с нормально замкнутым контактом переключателя, двоичный счетчик, вход которого соединен с входом импульсов запуска передатчика и с нормально замкнутым контактом переключателя, дешифратор, группа входов которого соединена с группой выходов двоичного счетчика, фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу детекторной секции, и измеритель временных интервалов, вход СТОП которого подключен к выходу фильтра нижних частот, входы-выходы управления измерителя временных интервалов подключены к мультиплексной шине управления, выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И, ко входу ПУСК измерителя временных интервалов и к выходу синхронизации. 2 ил.

Устройство контроля дальномерного канала радиолокационных систем, содержащее блок СВЧ, вход СВЧ которого является входом СВЧ устройства, линию связи, вход которой подключен к выходу блока СВЧ, рупорную антенну, подключенную к первому выходу линии связи, синтезатор доплеровских частот, выход которого подключен ко входу амплитудной модуляции блока СВЧ, устройство временной задержки, вход управления которого подключен к выходу синтезатора доплеровских частот, импульсный вход устройства временной задержки подключен к первому контрольному выходу, а выход устройства временной задержки подключен ко входу импульсной модуляции блока СВЧ и ко второму контрольному выходу, детекторную секцию, вход которой подключен ко второму выходу линии связи, а выход является третьим контрольным выходом, и мультиплексную шину управления, соединенную с входами-выходами управления синтезатора доплеровских частот, устройства временной задержки и блока СВЧ, при этом установка выходной мощности в блоке СВЧ обеспечивается цифровым сигналом, поступающим на входы-выходы управления блока СВЧ с мультиплексной шиной управления, отличающееся тем, что в него дополнительно введены переключатель, общий вывод которого соединен с импульсным входом устройства временной задержки, элемент И, выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом переключателя, а первый вход элемента И соединен с нормально замкнутым контактом переключателя, двоичный счетчик, вход которого соединен с входом импульсов запуска передатчика и с нормально замкнутым контактом переключателя, дешифратор, группа входов которого соединена с группой выходов двоичного счетчика, фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу детекторной секции, и измеритель временных интервалов, вход СТОП которого подключен к выходу фильтра нижних частот, входы-выходы управления измерителя временных интервалов подключены к мультиплексной шине управления, выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И, ко входу ПУСК измерителя временных интервалов и к выходу синхронизации.