Способ компенсации помех и радиолокационная станция для его осуществления Российский патент 2019 года по МПК G01S7/36 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе, ответных помех.

Большие проблемы работе РЛС создают преднамеренные активные, в том числе, импульсные помехи [Справочник. Радиотехнические системы. Основы построения и теория. Под редакцией Я.Д. Ширмана гл. 6.4.1, с. 79], воздействующие на РЛС по главному лучу и боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА) [Защита от радиопомех, под ред. М.В. Максимова, М. Сов. Радио, 1976 г, с. 60]. Импульсные помехи энергетически более выгодны для постановщика, так как при небольшой средней мощности импульсная мощность помехи может значительно превышать уровень непрерывной помехи. В результате действия импульсных помех происходят ложные обнаружения целей. При достаточно большой мощности помехи она обнаруживается не только в главном луче, но и при приеме с бокового направления боковыми лепестками ДНА, в результате чего при частоте следования импульсов, значительно превышающей частоту зондирования, создается большое число ложных сигналов (отметок) хаотических или неподвижных, в простейшем случае, либо движущихся с установленной постановщиком помехи скоростью, в случае синхронной ответной помехи. Во всех случаях импульсы помехи воспринимаются как отраженные от целей, поэтому по ним выполняют захват и завязку трассы [С.З. Кузьмин - Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации стр. 109] с последующим ее сбросом, в случае несинхронной помехи, или ведением ложной трассы, в случае синхронной помехи с изменяющейся задержкой. В результате ответная помеха приводит к перегрузке устройств РЛС.

Известен способ распознавания сигналов синхронных ответных помех [патент RU №2562449], Способ основан на том, что излучают зондирующий сигнал пониженной мощности (ложный зонд), в результате чего отраженный сигнал от реальной цели будет много ниже порога обнаружения, но уровень его достаточен для формирования на его основе ответной помехи, поэтому этого обнаруженные сигналы будут сигналами синхронной ответной помехи.

Суть способа состоит в том, что при излучении ложного зонда постановщик синхронной ответной помехи, находящийся на предельной дальности (не досягаемой для средств поражения) для подавления РЛС, в том числе в области боковых лепестков диаграммы направленности антенны (ДНА), излучает усиленную копию этого сигнала, в то время как уровень отраженного ложного зонда от реальной цели будет ниже порога обнаружения. Следовательно, после излучения ложного зонда превысить порог обнаружения может только синхронная ответная помеха. Это и является признаком, по которому эта помеха может быть распознана.

Недостаток известного способа состоит в том, что при наложении более мощного импульса помехи, принимаемого с бокового направления на отраженный сигнал от цели, принимаемый главным лучом, отраженный сигнал будет принят за помеху. Чтобы выделить отраженный сигнал из смеси с помехой необходимо ее компенсировать.

Известен наиболее близкий к предлагаемому способ компенсации непрерывных помех [Справочник. Радиотехнические системы. Основы построения и теория. Под редакцией Я.Д. Ширмана, гл. 25.4.2, с. 436], основанный на приеме сигналов двумя приемными каналами - основным и дополнительным, автоматической настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помехи. Это достигается тем, что в процессе управления в автокомпенсаторе происходит выравнивание амплитуды и фазы только коррелированной части сигналов основного и дополнительного каналов с последующим их вычитанием. Исключение возможности подавления отраженного от цели сигнала при этом достигается за счет отличительного признака сигнала и помехи, заключающегося в различной протяженности во времени непрерывной помехи и сравнительно коротких отраженных от цели сигналов. Благодаря этой разнице подстройка параметров автокомпенсатора на помеху происходит за время, большее чем длительность отраженного от цели сигнала. Поэтому автокомпенсатор не может компенсировать отраженный от цели сигнал, но при этом автокомпенсатор не может компенсировать и импульсные помехи.

Известна наиболее близкая к предлагаемой РЛС [там же гл. 25.4.3, с. 436] (фиг. 1), содержащая две антенны, основную 1 и дополнительную 2, два канала - основной приемо-передающий (ОК) 3, и дополнительный приемный канал (ДК) 4, автокомпенсатор 5 и синхронизатор 6, выход основной антенны 1 соединен с входом ОК 3, выход дополнительной антенны 2 соединен с входом ДК 4, выходы ОК 3 и ДК 4 соединены с первым и вторым входами автокомпенсатора 5 соответственно, выход синхронизатора 6 соединен с третьим входом автокомпенсатора.

РЛС, осуществляющая известный способ, работает следующим образом. Непрерывная помеха, принятая основной антенной 1 и антенной 2, поступает через основной канал 3 и дополнительный канал 4 на первый и второй входы автокомпенсатора 5 соответственно. В автокомпенсаторе происходит автоматическое выравнивание амплитуды и фазы помехи, принятой основным и дополнительным каналами, и их вычитание. При этом на выходе автокомпенсатора 5 происходит компенсация помехи. Синхронизатор 6 задает последовательность периодов повторения зондирующего импульса.

Постоянную времени срабатывания автокомпенсатора выбирают много большей, чем длительность отраженного зондирующего импульса, для того, чтобы автокомпенсатор за время действия отраженного сигнала не успевал его скомпенсировать. Это исключает возможность подавления сигнала от цели, но это и не позволяет компенсировать импульсную помеху, поскольку ее протяженность во времени совпадает с протяженностью сигнала. Поэтому автокомпенсаторы не применяют для компенсации импульсных помех.

Недостаток наиболее близкого известного способа состоит в том, что способ не обеспечивает компенсации импульсных помех.

Таким образом, решаемой технической проблемой (техническим результатом) является компенсация импульсной помехи, при исключении компенсации сигналов, отраженных от цели.

Техническая проблема компенсации импульсной помехи решается на основе распознавания импульсов помехи по признакам, отличающим импульсы помехи от сигналов, и настройке автокомпенсатора только на распознанные импульсы помехи, за счет использования известного способа распознавания ответной помехи [патент RU №2562449].

Поставленная проблема (технический результат) решается тем, что в способе компенсации помех радиолокационной станции, основанном на приеме сигналов основным и дополнительным каналами, на настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помех, согласно изобретению при зондировании излучают ложный зонд с пониженным уровнем мощности, принимаемые в этот период сигналы считают помехой, настройку параметров автокомпенсатора выполняют по этим сигналам, после чего зондируют пространство сигналами с нормальным уровнем мощности.

Поставленная проблема (технический результат) решается тем, что в радиолокационную станцию для осуществления способа компенсации помех содержащую основную антенну, дополнительную антенну, основной приемопередающий и дополнительный приемный каналы, автокомпенсатор, синхронизатор, выходы антенн соединены с входами соответствующих каналов, выходы каналов соединены с первым и вторым входами автокомпенсатора соответственно, согласно изобретению введены устройство управления мощностью зонда и устройство стробирования автокомпенсатора, первый вход которого соединен со вторым выходом дополнительного канала, второй вход устройства стробирования соединен со вторым выходом синхронизатора, а выход соединен с четвертым входом автокомпенсатора, выход устройства управления мощностью соединен со вторым входом основного приемо-передающего канала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом устройства управления мощностью зонда и вторым входом устройства стробирования.

Суть работы способа заключается в следующем (фиг. 2).

Синхронизатор включает устройство управления мощностью ложного зонда на излучение зонда с пониженной мощностью при зондировании нового направления. Постановщик помех излучает усиленную копию этого зонда, которая принимается боковыми лепестками ДНА основной антенны и дополнительной. Одновременно синхронизатор включает устройство стробирования автокомпенсатора, которое формирует строб на время действия импульса помехи и включает автокомпенсатор на это время. Автокомпенсатор во время действия строба осуществляет настройку параметров автокомпенсатора, точность которой увеличивается при последовательном действии стробов, что обеспечивает подавление импульсов синхронной ответной помехи, принимаемых в этом периоде. Отраженные от цели сигналы в этом периоде ниже порога обнаружения в основном канале, в дополнительном канале их нет, так как коэффициент усиления дополнительной антенны меньше чем у основной, сформировать строб они не могут, поэтому автокомпенсатор по ним не работает. В следующем периоде синхронизатор включает устройство управления мощностью зонда на излучение зонда с номинальной мощностью и выключает устройство стробирования. При этом параметры автокомпенсатора, настроенные на помеху в предыдущем периоде, в текущем периоде сохраняются. Благодаря этому из принимаемых сигналов в текущем периоде компенсируются только импульсы помехи, а компенсации отраженных от цели сигналов не происходит из-за того, что амплитудно-фазовые соотношения у них иные, чем у помехи, так как угловые положения цели и помехи различны.

Таким образом, автокомпенсатор за счет настройки параметров во время стробирования позволяет компенсировать только импульсную помеху, принимаемую боковыми лепестками ДНА с направления на постановщик помехи.

Изобретения иллюстрируется чертежами:

фиг. 1 схема РЛС для осуществления способа-прототипа;

фиг. 2 - схема РЛС для осуществления заявленного способа.

Заявленная РЛС для осуществления способа компенсации помехи (фиг. 2) содержит основную антенну 1 и дополнительную антенну 2, основной приемо-передающий канал 3 и дополнительный приемный канал 4, автокомпенсатор 5, синхронизатор 6, устройство стробирования 7, устройство управления уровнем мощности зонда 8, выходы антенн 1 и 2 подключены соответственно к входам каналов ОК 3 и ДК 4, выход ОК 3 соединен с первым входом автокомпенсатора 5, первый выход ДК 4 соединен со вторым входом автокомпенсатора 5, второй выход ДК 4 соединен с первым входом устройства стробирования 7, выход которого соединен с четвертым входом автокомпенсатора 5, первый выход синхронизатора 6 соединен третьим входом авто компенсатора 5, а второй выход соединен со вторым входом устройства стробирования 7 и вторым входом устройства управления мощностью зонда 8.

Рассмотрим более подробно осуществимость способа (фиг. 2) на конкретном примере. По сигналу от синхронизатора 6 устройство управления мощностью зонда 8 дает команду на излучение зонда с пониженной мощностью при зондировании нового направления. Постановщик помех излучает усиленную копию этого зонда, которая принимается боковыми лепестками основной антенны 1 и дополнительной антенной 2. Сигналы, принятые основной 1 и дополнительной 2 антеннами, поступают на входы каналов ОК 3 и ДК 4 соответственно, одновременно с включением излучения ложного зонда синхронизатор 6 включает устройство стробирования 7. С выхода каналов ОК 3 и ДК 4 сигналы поступают на первый и второй входы автокомпенсатора 5 соответственно, сигналы со второго выхода ДК 4 поступают на второй вход устройства стробирования 7, который формирует строб во время приема импульса помехи, включающий автокомпенсатор 5 на это время. Под стробом в импульсном режиме в этом периоде происходит подстройка параметров автокомпенсатора 5 от строба к стробу таким образом, чтобы в направлении на постановщика помех происходила максимально возможная компенсация сигналов, принятых боковыми лепестками ДНА основной антенны. В следующем периоде синхронизатор 6 выключает устройство управления мощностью зонда 8, при этом излучается зонд с номинальной мощностью, кроме того синхронизатор 6 выключает устройство стробирования 7 автокомпенсатора 5 и параметры автокомпенсатора в этом периоде не изменяются. Благодаря этому принимаемые сигналы ответной помехи в этом периоде также компенсируются, а отраженные сигналы, принятые главным лучом основной антенны, не компенсируются, так как из-за углового разноса цели и постановщика помехи амплитудно-фазовые соотношения отраженных сигналов не совпадают с таковыми импульсов помехи, на которые настроен автокомпенсатор.

Таким образом решается проблема компенсации автокомпенсатором импульсных помех, принятых с направления на постановщик помех и сохраняются условия приема сигналов, отраженных от цели.

Причинно-следственная связь между поставленной проблемой, состоящей в компенсация импульсной помехи и сохранении условий приема сигналов, отраженных от цели, и признаками изобретения состоит в том, что в формулу изобретения включен признак «при зондировании излучают ложный зонд, настройку параметров автокомпенсатора выполняют по принимаемым в этот период сигналам, после чего зондируют пространство сигналами с нормальным уровнем мощности», благодаря чему обеспечивается подавление помехи и сохраняются условия приема отраженных от цели сгналов..

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе ответных, помех. Достигаемым техническим результатом является компенсация импульсной помехи, при сохранении условий приема сигналов, отраженных от цели. Указанный технический результат достигается тем, что в способе компенсации помех радиолокационной станции, основанном на приеме сигналов основным и дополнительным каналами, на настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помех, при зондировании нового направления излучают ложный зонд с пониженным уровнем мощности, принимаемые в этот период сигналы считают помехой, настройку параметров автокомпенсатора выполняют по этим сигналам, после чего зондируют пространство сигналами с номинальным уровнем мощности. Указанный технический результат достигается также тем, что в радиолокационную станцию для осуществления способа компенсации помех, содержащую основную антенну, дополнительную антенну, основной приемо-передающий и дополнительный приемный каналы, автокомпенсатор, синхронизатор, выходы антенн соединены с входами соответствующих каналов, выходы каналов соединены с первым и вторым входами автокомпенсатора соответственно, введены устройство управления мощностью зонда и устройство стробирования автокомпенсатора, первый вход которого соединен со вторым выходом дополнительного канала, второй вход устройства стробирования соединен со вторым выходом синхронизатора, а выход соединен с четвертым входом автокомпенсатора, выход устройства управления мощностью соединен со вторым входом основного приемо-передающего канала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом устройства управления мощностью зонда и вторым входом устройства стробирования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ компенсации помех радиолокационной станции, основанный на приеме сигналов основным и дополнительным каналами, на настройке параметров автокомпенсатора, обеспечивающих вычитание сигналов, принимаемых с направления на источник помех, отличающийся тем, что при зондировании излучают ложный зонд с пониженным уровнем мощности, принимаемые в этот период сигналы считают помехой, настройку параметров автокомпенсатора выполняют по этим сигналам, после чего зондируют пространство сигналами с номинальным уровнем мощности.

2. Радиолокационная станция для осуществления способа компенсации помех, содержащая основную антенну, дополнительную антенну, основной приемо-передающий и дополнительный приемный каналы, автокомпенсатор, синхронизатор, выходы антенн соединены с входами соответствующих каналов, выходы каналов соединены с первым и вторым входами автокомпенсатора соответственно, отличающаяся тем, что введены устройство управления мощностью зонда, устройство стробирования автокомпенсатора, первый вход которого соединен со вторым выходом дополнительного канала, второй вход устройства стробирования соединен со вторым выходом синхронизатора, а выход соединен с четвертым входом автокомпенсатора, первый выход устройства управления мощностью соединен со вторым входом основного приемо-передающего канала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом устройства управления мощностью зонда, первый выход синхронизатора соединен с третьим входом автокомпенсатора.