ПСЕВДОКОГЕРЕНТНАЯ РЛС С ВЫСОКОЙ ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ЗОНДИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2016 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационному обнаружению целей на фоне пассивных помех, и может найти применение в РЛС использующих высокую частоту следования зондирующих импульсов.

Известна когерентно-импульсная система селекции движущихся целей с внутренней когерентностью [Радиотехнические системы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990. - с. 263], содержащая синхронизатор, модулятор, генератор высокой частоты, антенный переключатель, смеситель фазирования, местный гетеродин, смеситель сигнала и усилитель промежуточной частоты, когерентный гетеродин, когерентный детектор, ограничитель, схему управления, индикатор кругового обзора, компенсирующее устройство, индикатор с линейной разверткой. Устройство обеспечивает подавление пассивных помех за счет их череспериодной компенсации. С уменьшением периода повторения импульсов запуска увеличивается коэффициент подпомеховой видимости устройств череспериодной компенсации пассивных помех. Поэтому в реальных условиях могут оказаться целесообразными РЛС с высокими частотами следования импульсов, несмотря на то, что при этом нарушаются условия однозначного определения расстояний между РЛС и целями [Защита от радиопомех. Под ред. Максимова М.В. М.: Сов. радио, 1976. - с. 252], и на экране ЭЛТ появятся ложные отметки от удаленных целей и пассивных помех для которых

где Т_П - период повторения импульсов запуска передатчика;

t_З=2D/C - время запаздывания эхо-сигнала;

D - дальность до целей;

С - скорость распространения радиоволн.

Так как когерентный гетеродин поддерживает начальную фазу передатчика в течение лишь одного периода повторения, невозможно одновременно подавить сигналы помех в следующем периоде повторения [Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1983. - с. 314]

Таким образом, устройство не позволяет подавлять пассивные помехи, находящиеся на дальности, превышающей интервал однозначности.

Известна также импульсно-когерентная РЛС с однократным череспериодным вычитанием [Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба. Основы теории / А.И. Куприянов, Л.Н. Шустов. - М.: Вузовская книга, 2011. - с. 289], содержащая модулятор, передатчик, антенный переключатель, когерентный гетеродин, первый и второй смесители, гетеродин, первый и второй усилители промежуточной частоты, фазовый детектор, линию задержки, схему вычитания.

В РЛС реализован принцип эквивалентной внутренней когерентности. В качестве источника опорного напряжения используется когерентный гетеродин, которому навязывается начальная фаза зондирующего радиоимпульса. Следующий зондирующий импульс изменит фазировку когерентного гетеродина. Поэтому подавление пассивной помехи обеспечивается только на дальности, не превышающей интервал однозначности.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности подавления пассивной помехи, находящейся на дальности, превышающей интервал однозначности.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом изобретения) является псевдокогерентная РЛС [Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 61], содержащая последовательно соединенные хронизатор, модулятор, генератор радиочастот, переключатель прием-передача, антенну, а также последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, режекторный гребенчатый фильтр [Бакулев П.Α., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 62], состоящий из последовательно включенных устройства задержки и устройства вычитания, второй вход которого подключен к входу устройства задержки, усилителя звуковой частоты, индикатора кругового обзора, второй вход которого подключен ко второму выходу хронизатора, вход второго смесителя соединен со вторым выходом переключателя прием-передача, вход устройства задержки является входом режекторного гребенчатого фильтра, второй выход генератора радиочастоты через последовательно соединенные первый смеситель и когерентный гетеродин подключен ко второму входу фазового детектора, вторые входы первого и второго смесителей соединены с соответствующими выходами гетеродина.

Хронизатор вырабатывает импульс запуска для модулятора и индикатора кругового обзора. Модулятор формирует видеоимпульс по которому генератор радиочастоты в режиме самовозбуждения вырабатывает зондирующий радиоимпульс, который через переключатель прием-передача поступает в антенну и излучается в пространство. Одновременно импульс генератора радиочастоты, преобразованный с помощью гетеродина и первого смесителя на промежуточную частоту, синхронизирует по фазе когерентный гетеродин, который вырабатывает опорное напряжение для фазового детектора. Принятые антенной эхо-сигналы через переключатель прием-передача поступают на второй смеситель, где преобразуются на промежуточную частоту и после усиления усилителем промежуточной частоты поступают на фазовый детектор. Следующий зондирующий импульс вновь фазирует когерентный гетеродин. В результате видеоимпульсы от неподвижных объектов (помехи) на выходе фазового детектора не меняются по амплитуде от периода к периоду, а импульсы от движущихся целей модулированы по амплитуде.

С выхода фазового детектора видеоимпульсы поступают на режекторный гребенчатый фильтр, который может быть реализован с помощью схемы череспериодного вычитания. Каждый видеоимпульс задерживается устройством задержки на период следования зондирующих импульсов и вычитается из предыдущего в устройстве вычитания. Видеоимпульсы от неподвижных объектов (помехи) имеют одинаковые амплитуды, поэтому в устройстве вычитания они компенсируются. Импульсы от движущихся целей модулированы по амплитуде, поэтому после вычитания остаются импульсы, равные разности амплитуд двух соседних импульсов. Нескомпенсированные остатки импульсов через усилитель звуковой частоты поступают на индикатор кругового обзора.

РЛС позволяет обнаруживать цели на фоне отражений от пассивных помех.

Фазовая синхронизация когерентного гетеродина осуществляется импульсом генератора радиочастоты в начале каждого периода повторения, и когерентность колебаний генератора радиочастоты и опорного сигнала когерентного гетеродина сохраняется лишь на период повторения. Тоже повторяется и в каждом следующем периоде.

В связи с этим подавление пассивной помехи осуществляется в пределах зоны однозначного измерения дальности D_p=Т_П С/2.

Однако часто в РЛС уменьшают период повторения импульсов запуска, например, для увеличения коэффициента подпомеховой видимости устройств череспериодной компенсации пассивных помех.

Использование высокой частоты следования импульсов приводит к тому, что пассивные помехи, находящиеся за пределами однозначного измерения дальности, не компенсируются и могут маскировать цели находящиеся как в пределах однозначного измерения дальности, так и за ее пределами.

Таким образом, недостатком данного устройства является отсутствие возможности подавления пассивных помех, дальность до которых превышает интервал однозначности.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в подавлении пассивных помех, поступающих с задержкой относительно зондирующего импульса, превышающей период их следования t_З>Т_П.

Технический результат выражается в увеличении зоны подавления пассивных помех при работе РЛС с высокой частотой следования зондирующих импульсов, за счет подавления помех поступающих с задержкой относительно зондирующего импульса превышающей период их следования t_З>Т_П.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательное соединенные хронизатор, модулятор, генератор радиочастот, переключатель прием-передача, антенну, а также последовательно соединенные первый когерентный гетеродин, первый фазовый детектор, режекторный гребенчатый фильтр [Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 62], состоящий из последовательно включенных устройства задержки и устройства вычитания, усилителя звуковой частоты, индикатора кругового обзора, второй вход которого подключен ко второму выходу хронизатора, второй выход генератора радиочастоты подключен к первому входу первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, второй выход которого подключен ко второму, входу второго смесителя, первый вход которого соединен со вторым выходом переключателя прием-передача, а выход - с входом усилителя промежуточной частоты, дополнительно введены последовательно соединенные первый переключатель, второй переключатель, первая схема задержки, третий формирователь, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, а вход также соединен со вторым выходом второго переключателя, второй вход третьего ключа соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход третьего ключа соединен со вторым входом первого фазового детектора, кроме того, со вторым выходом первого переключателя последовательно соединены третий переключатель, вторая схема задержки, четвертый формирователь, выход которого подключен к управляющему входу четвертого ключа, а вход также соединен со вторым выходом третьего переключателя, второй вход четвертого ключа соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход четвертого ключа соединен со вторым входом второго фазового детектора, вход первого переключателя соединен с выходом хронизатора, также выход первого смесителя соединен со вторым входом первого ключа, выход которого соединен со входом когерентного гетеродина, кроме того, выход первого смесителя последовательно соединен со вторым входом второго ключа, вторым когерентным гетеродином, первым входом второго фазового детектора, выход которого соединен со входом устройства вычитания, также первый выход первого переключателя соединен со входом первого формирователя, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, второй выход первого переключателя соединен также со входом второго формирователя, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа.

Сущность изобретения основана на использовании двух когерентных гетеродинов, фазирование которых осуществляется поочередно через период запуска генератора радиочастоты, т.е. один раз за два периода запуска, что обеспечивает сохранение когерентности колебаний генератора радиочастоты и опорного сигнала когерентного гетеродина в течение двух периодов запуска и позволяет подавлять пассивные помехи, находящиеся за пределами однозначного измерения дальности.

Структурная схема предложенного устройства приведена на фигуре.

Предложенное устройство состоит из модулятора 1, генератора радиочастоты 2, переключателя прием-передача 3, антенны 4, хронизатора 5, первого смесителя 6, гетеродина 7, второго смесителя 8, первого ключа 9, второго ключа 10, когерентного гетеродина 11, первого фазового детектора 12, третьего ключа 13, усилителя промежуточной частоты 14, второго когерентного гетеродина 15, индикатора кругового обзора 16, второго фазового детектора 17, четвертого ключа 18, усилителя звуковой частоты 19, устройства вычитания 20, устройства задержки 21, первого формирователя 22, второго формирователя 23, первого переключателя 24, второго переключателя 25, первой схемы задержки 26, третьего формирователя 27, третьего переключателя 28, второй схемы задержки 29, четвертого формирователя 30, соединенных как показано на фигуре 1.

Назначение элементов схемы следует из их названия.

Устройство работает следующим образом.

Хронизатор 5 вырабатывает импульс запуска для модулятора 1 и индикатора кругового обзора 16. Модулятор 1 формирует видеоимпульс, по которому генератор радиочастоты 2 в режиме самовозбуждения вырабатывает зондирующий радиоимпульс, который через переключатель прием-передача 3 поступает в антенну 4 и излучается в пространство. Одновременно импульс генератора радиочастоты 2, преобразованный с помощью гетеродина 7 и первого смесителя 6 на промежуточную частоту, поступает на первый ключ 9 и второй ключ 10. Первый ключ 9 открывается импульсом с выхода первого формирователя 22, второй ключ 10 - импульсом с выхода второго формирователя 23. Первый 22 и второй 23 формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной длительности зондирующего импульса, и запускаются через период следования зондирующих импульсов. Распределение импульсов запуска осуществляет первый переключатель 24. При открытии первого ключа 9 сигнал с выхода первого смесителя 6 синхронизирует по фазе первый когерентный гетеродин 11, который вырабатывает опорное напряжение для первого фазового детектора 12, при открытии второго ключа 10 сигнал с выхода первого смесителя 6 синхронизирует по фазе второй когерентный гетеродин 15, который вырабатывает опорное напряжение для второго фазового детектора 17.

Принятые антенной эхо-сигналы через переключатель прием-передача 3 поступают на второй смеситель 8, где преобразуются на промежуточную частоту, усиливаются усилителем промежуточной частоты 14 и поступают на третий ключ 13 и четвертый ключ 18. Третий ключ 13 открывается импульсом с выхода третьего формирователя 27, четвертый ключ 18 - импульсом с выхода четвертого формирователя 30. Третий 27 и четвертый 30 формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной периоду следования зондирующих импульсов Т_П, и запускаются через период следования зондирующих импульсов синхронно с первым формирователем 22 и вторым формирователем 23, соответственно, но с задержкой, равной

где t_max=D_max/C; D_max - максимальная дальность работы РЛС; С - скорость света.

Задержку импульсов запуска обеспечивают соответствующие первая схема задержки 26 и вторая схема задержки 29. Таким образом, когда открыт третий ключ 13 на первый фазовый детектор 12 поступают эхо-сигналы и опорное напряжение с первого когерентного гетеродина 11 фазирование которого осуществлялось от того же зондирующего импульса, что и эхо-сигнал.

Когда открыт четвертый ключ 18 на второй фазовый детектор 17 поступают аналогичные колебания, обусловленные следующим зондирующим импульсом.

С выхода фазового детектора видеоимпульсы поступают на режекторный гребенчатый фильтр, реализованный с помощью схемы череспериодного вычитания. Видеоимпульсы с выхода первого фазового детектора 12 задерживаются устройством задержки 21 на период следования зондирующих импульсов и вычитаются из видеоимпульсов, поступающих с выхода второго фазового детектора 17 в устройстве вычитания 20. Видеоимпульсы от неподвижных объектов (помехи) не меняются по амплитуде от периода к периоду, поэтому в устройстве вычитания 20 они компенсируются. Импульсы от движущихся целей модулированы по амплитуде, поэтому после вычитания остаются импульсы, равные разности амплитуд двух соседних импульсов. Некомпенсированные остатки импульсов через усилитель звуковой частоты 19 поступают на индикатор кругового обзора 16, запуск разверток которого осуществляется импульсом синхронизации, поступающим с хронизатора 5.

Если пассивные помехи будут находиться на дальности менее τ_з=Т_П, необходимо второй переключатель 25 и третий переключатель 28 перевести в другое положение, отключающее первую схему задержки 26 и вторую схему задержки 29. При этом запуск третьего формирователя 27 и четвертого формирователя 30 будет осуществляться непосредственно импульсами с выхода первого переключателя 24.

Таким образом, устройство позволяет подавлять пассивные помехи, время запаздывания эхо-сигналов от которых превышает период следования зондирующих импульсов РЛС.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства радиолокации, позволяющие подавлять пассивные помехи, время запаздывания эхо-сигналов от которых превышает период следования зондирующих импульсов РЛС.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы широко распространенной технологии.

Предложенное устройство может использоваться в псевдокогерентных РЛС применяющих высокую частоту следования зондирующих импульсов и обеспечивать подавление пассивных помех, время запаздывания эхо-сигналов от которых превышает период следования зондирующих импульсов РЛС.

Изобретение относится к радиолокации и может найти применение в радиолокационных станциях (РЛС), использующих высокую частоту следования зондирующих импульсов. Достигаемый технический результат - увеличение зоны подавления пассивных помех при работе РЛС с высокой частотой следования зондирующих импульсов. Технический результат достигается тем, что псевдокогерентная РЛС содержит определенным образом соединенные между собой хронизатор, модулятор, генератор радиочастот, переключатель прием-передача, антенну, гетеродин, два когерентных гетеродина, два фазовых детектора, режекторный гребенчатый фильтр, состоящий из устройства задержки и устройства вычитания, усилитель звуковой частоты, индикатор кругового обзора, два смесителя, усилитель промежуточной частоты, три переключателя, две схемы задержки, четыре формирователя, три ключа, при этом первый и второй формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной длительности зондирующего импульса, и запускаются через период следования зондирующих импульсов, третий и четвертый формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной периоду следования зондирующих импульсов, и запускаются через период следования зондирующих импульсов синхронно с первым и вторым формирователями соответственно. 1 ил.

Псевдокогерентная РЛС с высокой частотой следования зондирующих импульсов, содержащая последовательное соединенные хронизатор, модулятор, генератор радиочастот, переключатель прием-передача, антенну, а также последовательно соединенные первый когерентный гетеродин, первый фазовый детектор, режекторный гребенчатый фильтр, состоящий из последовательно включенных устройства задержки и устройства вычитания, усилителя звуковой частоты, индикатора кругового обзора, второй вход которого подключен ко второму выходу хронизатора, второй выход генератора радиочастоты подключен к первому входу первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, второй выход которого подключен ко второму входу второго смесителя, первый вход которого соединен со вторым выходом переключателя прием-передача, а выход - с входом усилителя промежуточной частоты, отличающаяся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные первый переключатель, второй переключатель, первая схема задержки, третий формирователь, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, а вход также соединен со вторым выходом второго переключателя, второй вход третьего ключа соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход третьего ключа соединен со вторым входом первого фазового детектора, кроме того, со вторым выходом первого переключателя последовательно соединены третий переключатель, вторая схема задержки, четвертый формирователь, выход которого подключен к управляющему входу четвертого ключа, а вход также соединен со вторым выходом третьего переключателя, второй вход четвертого ключа соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход четвертого ключа соединен со вторым входом второго фазового детектора, вход первого переключателя соединен с выходом хронизатора, также выход первого смесителя соединен со вторым входом первого ключа, выход которого соединен со входом когерентного гетеродина, кроме того, выход первого смесителя последовательно соединен со вторым входом второго ключа, вторым когерентным гетеродином, первым входом второго фазового детектора, выход которого соединен со входом устройства вычитания, также первый выход первого переключателя соединен со входом первого формирователя, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, второй выход первого переключателя соединен также со входом второго формирователя, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, при этом первый и второй формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной длительности зондирующего импульса, и запускаются через период следования зондирующих импульсов, а третий и четвертый формирователи вырабатывают импульсы длительностью, равной периоду следования зондирующих импульсов, и запускаются через период следования зондирующих импульсов синхронно с первым и вторым формирователями, соответственно.