НЕЛИНЕЙНЫЙ РАДИОЛОКАТОР ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2014 года по МПК G01S13/88 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к области техники нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения радиоэлектронных устройств (РЭУ) и других объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому нелинейному радиолокатору обнаружения радиоэлектронных закладных устройств является способ радиолокации, основанный на формировании фазокодоманипулированного (ФКМ) радиоимпульса большой длительности путем смыкания М>1 парциальных радиоимпульсов несущей частоты 3С f_O одинаковой амплитуды u₀, одинаковой длительности τ₀ при ограниченном числе Р>1 различающихся возможных значений начальной фазы колебаний φ_i, где , его излучении в зондируемую область пространства, приеме эхо-сигнала от цели и его обработке (сжатии) в согласованном фильтре с импульсной характеристикой, зеркальной по отношению к закону внутриимпульсной манипуляции фазы сформированного зондирующего ФКМ радиоимпульса [Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, с.135-136].

Недостатком прототипа является низкая вероятность обнаружения ОНЭС различного типа. Процессы согласованной фильтрации принимаемых ФКМ-сигналов на каждой из n гармоник ЗС должны отличаться друг от друга. Иначе для одного и того же типа ОНЭС уровень максимума отклика ФКМ сигнала на выходе согласованного фильтра будет обусловлен не только свойствами ОНЭС [Баглаев С.Б., Беляев В.В., Козачок Н.И. и др. Нелинейный радар для обнаружения исполнительных радиоэлектронных средств с управляемым взрывом / С.Б. Баглаев, В.В. Беляев, Н.И. Козачок и др. - Патент РФ №92234715, МПК 6 G01S, 2004], но и номером гармоники n.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство состоит в стабилизации вероятности обнаружения ОНЭС различного типа за счет одновременной согласованной фильтрации на 2f₀ и 3f₀ гармониках зондирующего сигнала.

Технический результат выражается в обнаружении ОНЭС независимо от типа его нелинейности (типа «p-n-p - переход» или «металл-окисел-металл»), а при фиксированной импульсной мощности передающего устройства нелинейной РЛС - в повышении ее дальности действия как на второй 2f₀, так и на третьей 3f₀ гармониках зондирующего сигнала.

Технический результат достигается тем, что в известной НРЛС состоящей из последовательно соединенных опорного генератора и первой многоотводной линии задержки, с L выходами, а также первого блока фазовращателей, состоящего из L фазовращателей, при этом каждый l-ый выход, где l=1, L, многоотводной линии задержки соединен с входом соответствующего фазовращателя первого блока фазовращателей, последовательно соединенные первый сумматор, передатчик, настроенный на частоту f₀, и передающую антенну, при этом выход каждого l-го фазовращателя соединен с соответствующим входом первого сумматора, а так же первый приемный канал, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, приемник и вторую многоотводную линию задержки, при этом каждый l-й выход второй многоотводной линии задержки соединен со входом соответствующего фазовращателя второго блока фазовращателей, а также содержащий второй сумматор, отличающаяся тем, что в первом канале, настроенном на частоту 2f₀, дополнительно введены четвертый блок фазовращателей, состоящий из L фазовращателей, при этом выход каждого l-го фазовращателя четвертого блока фазовращателей соединен с соответствующим входом второго сумматора, а выход каждого l-го фазовращателя второго блока фазовращателей соединен с соответствующим входом фазовращателя четвертого блока фазовращателей, а также последовательно соединенные детектор и устройство индикации, при этом вход детектора соединен с выходом второго сумматора, дополнительно введен второй приемный канал идентичный первому, настроенный на частоту 3f₀.

Сущность изобретения основана на введении дополнительных изменений фазы на выходах многоотводных линий задержек обоих приемных каналов, каждый из которых настроен на свою гармонику 2f₀ и 3f₀, таким образом, чтобы компенсировать удвоение или утроение фазы парциальных импульсов ФКМ сигнала при его переотражении ОНЭС и обеспечении параллельной согласованной обработки принятого сигнала в обоих приемных каналах. Это позволяет стабилизировать вероятности обнаружения ОНЭС различного типа за счет одновременной согласованной фильтрации на 2f₀ и 3f₀ гармониках зондирующего сигнала.

Структурная схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Предложенное устройство - нелинейная РЛС с ФКМ сигналом состоит из опорного генератора 1, трех многоотводных линий задержки 2, пяти блоков фазовращателей, каждый из которых содержит L фазовращателей 3, трех сумматоров 4, передатчика 5, передающей антенны 6, двух приемных антенн 7, двух приемников 8, двух детекторов 9, двух устройств индикации 10, соединенных как показано на чертеже.

Устройство работает следующим образом. Из одиночного радиоимпульса формируют ФКМ радиоимпульс с L дискретами. При этом закон внутриимпульсной манипуляции фазы парциальных радиоимпульсов дискрет многоотводной линии задержки с L фазовращателями и сумматором, входящих в состав устройства формирования ФКМ сигнала, является зеркальным по отношению к импульсной характеристике каждого n-го согласованного фильтра приемника, включающего многоотводную линию задержки, блок фазовращателей и сумматор. Сформированный таким образом сигнал подают на вход передатчика, где он усиливается и поступает на вход передающей антенны, с помощью которой излучается в заданную область пространства. Далее электромагнитная волна ЗС частоты f₀ преобразуется объектом с нелинейными электрическими свойствами 11 в эхо-сигналы с частотами 2f₀ и 3f₀, представляющие собой ФКМ радиоимпульсы с законом внутриимпульсной манипуляции фазы, зеркальным по отношению к импульсной характеристике согласованного фильтра и с изменением значения начальных фаз в n раз, где - номер гармоники. Прием эхо-сигналов на частотах 2f₀ и 3f₀ от объекта с нелинейными электрическими свойствами осуществляется приемными антеннами. Сигналы с выходов приемных антенн поступают на входы соответствующих приемников, где сигналы отфильтровываются и усиливаются, после чего поступают на входы согласованных фильтров, каждый из которых состоит из многоотводной линии задержки с двумя блоками фазовращателями, каждый из которых содержит L фазовращателей на выходах и сумматора, который осуществляет сжатие полученного ФКМ радиоимпульса частоты 2f₀ и 3f₀, а устройства индикации отображают максимальный уровень сигнала.

На вход линии задержки устройства формирования ФКМ сигнала, подается одиночный радиоимпульс; затем парциальный импульс задерживается в линии задержки и формируется на каждом отводе последовательно во времени, таким образом, чтобы результирующий сигнал на выходе сумматора соответствовал заданной длительности τ_u. Количество отводов линии задержки L определяет количество дискрет в ФКМ сигнале.

С помощью блока фазовращателей, содержащему L фазовращателей, каждому из парциальных импульсов задается начальная фаза, соответствующая заданной кодовой последовательности фазовой манипуляции ЗС {φ_l.k}, где - номер манипуляции фазы.

Передающая антенна предназначена для излучения зондирующего сигнала на частоте f₀, а две приемные для приема эхо - сигналов от ОНЭС, соответственно, на частотах 2f₀ и 3f₀. Детекторы осуществляют выделение огибающих принятых эхо-сигналов. Устройства индикации обеспечивают отображение уровня эхо-сигнала на выходе приемного канала.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства, обеспечивающие стабилизацию вероятности обнаружения ОНЭС различного типа за счет одновременной согласованной фильтрации ФКМ-сигналов на 2f₀ и 3f₀ гармониках зондирующего сигнала.

Известно, что уровни принимаемых сигналов на частотах 2f₀ и 3f₀, обусловлены наличием и типом ОНЭС. Это объясняется тем, что от ОЭНС типа «p-n-p - переход» уровень сигнала на частоте 2f₀ на 20-30 дБ выше, чем на частоте 3f₀, а от ОНЭС типа «металл-окисел-металл» все это выполняется с точностью до наоборот [Щербаков Г.Н. Обнаружение объектов в укрывающих средах для криминалистики, археологии, строительства и борьбы с терроризмом / Г.Н. Щербаков. - М.: Арбат-Информ, 1998, стр.51]. Следовательно, реализуя одновременную согласованную обработку принимаемых на 2f₀ и 3f₀ частотах ФКМ-сигналов в двух приемных каналах предложенного устройства, обеспечивается примерно одинаковая (постоянная) вероятность правильного обнаружения ОЭНС независимо от его типа.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства, применяемые в радиоэлектронной аппаратуре, а также оборудование и материалы СВЧ диапазона широко распространенной технологии [Harger, R., Harmonic Radar System for Near-Ground In-Foliage Nonlinear Scatterers / R. Harger. - IEEE Trans., AES-12, 1976, no.2, pp.230-245; Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1989, с.211; Дулин В.Н., Электронные и квантовые приборы СВЧ. Учебное пособие для студентов высших технических учебных заведений. Издание 2-е переработанное. - М.: Энергия, 1972, с.59].

Изобретение относится к области техники нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения радиоэлектронных устройств и других объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС). Достигаемый технический результат - стабилизация вероятности обнаружения ОНЭС различного типа за счет одновременной согласованной фильтрации на 2f₀ и 3f₀ гармониках зондирующего сигнала, параллельная согласованная обработка принятых эхо-сигналов в двух каналах, каждый из которых настроен на свою гармонику 2f₀ и 3f₀, где f₀ - несущая частота передающего тракта, независимо от типа нелинейного объекта. Указанный результат достигается за счет того, что заявленное устройство содержит опорный генератор, многоотводные линии задержки, фазовращатели, сумматоры, передатчик, передающую и приемные антенны, а также приемники, детекторы, устройства индикации, соединенные определенным образом между собой. 1 ил.

Нелинейный радиолокатор обнаружения радиоэлектронных устройств, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и первую многоотводную линию задержки с L выходами, а также первый блок фазовращателей, состоящий из L фазовращателей, при этом каждый l-й выход, где $$l=\overline{\text{l}\text{,L}}$$ , многоотводной линии задержки соединен с входом соответствующего фазовращателя первого блока фазовращателей, последовательно соединенные первый сумматор, передатчик, настроенный на частоту f₀, и передающую антенну, при этом выход каждого l-го фазовращателя соединен с соответствующим входом первого сумматора, а также первый приемный канал, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, приемник и вторую многоотводную линию задержки, при этом каждый l-й выход второй многоотводной линии задержки соединен со входом соответствующего фазовращателя второго блока фазовращателей, а также содержащий второй сумматор, отличающийся тем, что в первом канале, настроенном на частоту 2f₀, дополнительно введены четвертый блок фазовращателей, состоящий из L фазовращателей, при этом выход каждого l-го фазовращателя четвертого блока фазовращателей соединен с соответствующим входом второго сумматора, а выход каждого l-го фазовращателя второго блока фазовращателей соединен с соответствующим входом фазовращателя четвертого блока фазовращателей, а также последовательно соединенные детектор и устройство индикации, при этом вход детектора соединен с выходом второго сумматора, дополнительно введен второй приемный канал, идентичный первому, настроенный на частоту 3f₀.