РАДИОЛОКАЦИОННАЯ МОНОИМПУЛЬСНАЯ АМПЛИТУДНАЯ СУММАРНО-РАЗНОСТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2023 года по МПК G01S13/44 G01S7/40 G01S3/32 

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) с импульсным фазоманипулированным зондирующим сигналом, используемым на подвижных носителях, преимущественно на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), и предназначенным для обнаружения и сопровождения моноимпульсным способом сигналов от объектов назначения (целей).

Существенное влияние на точность пеленгации моноимпульсных амплитудных суммарно-разностных систем, использующих в качестве зондирующего сложного, в том числе с фазовой манипуляцией, сигнала, оказывает идентичность амплитудно-частотных характеристик суммарного и разностного приемных каналов. Поэтому в таких системах, используемых в настоящее время, принимаются меры по ее обеспечению.

Известна радиолокационная моноимпульсная амплитудная суммарно-разностная система [1], в которой для повышения точности пеленгации в сверхвысокочастотный тракт разностного канала дополнительно включен регулируемый фазовращатель, с помощью которого происходит компенсация фазовой неидентичности параметров суммарного и разностного каналов.

Известна система по патенту [2], в состав которой входят: приемопередающая фазированная антенная решетка, моноимпульсный облучатель, трехканальное приемное устройство, аналого-цифровые преобразователи, передающее устройство, генератор сигналов, вычислитель и излучатель. Для компенсации амплитудно-фазовых неидентичностей она содержит зонд для ввода пилот-сигнала с известными параметрами. Компенсация амплитудно-фазовых неидентичностей в этой системе выполняется в цифровом виде после демодуляции средствами БЦВМ.

Недостатком этой системы является необходимость введения дополнительного тракта для передачи пилот-сигнала, что встречает известные конструктивные сложности для малогабаритных РЛС БПЛА, требует наличия современных средств цифровой обработки сигнала, может ухудшать направленные характеристики антенной системы, вызванные затенением зонда пути приема / передачи антенны.

Наиболее близким аналогом предлагаемой системы, принятым за прототип, является радиолокационная моноимпульсная амплитудная суммарно-разностная система по патенту [3].

Структурная схема прототипа приведена на фиг. 1 описания изобретения к патенту [3].

На указанной схеме выходы сигналов суммарного и разностного каналов блока 10 усилителей высокой частоты соединены с соответствующими сигнальными входами блока 11 смесителей, гетеродинный вход которого соединен с выходом сигналов гетеродинной частоты возбудителя 1, а выходы сигналов суммарного и разностного каналов блока 11 смесителей через блок 12 усилителей промежуточной частоты соединены с входами соответственно блока 13 квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов суммарного канала и блока 14 квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов разностного канала, опорные входы которых подключены к выходу опорных сигналов возбудителя 1.

Выходы бинарно квантованных квадратурных сигналов блока 13 ФД-АК сигналов суммарного канала подключены к информационным входам доплеровского коммутатора 17 сигналов суммарного канала, выходы которого соединены с информационными входами цифрового согласованного фильтра 15 сигналов суммарного канала.

Выходы бинарно квантованных квадратурных сигналов блока 14 ФД-АК сигналов разностного канала подключены к информационным входам доплеровского коммутатора 18 сигналов разностного канала, выходы которого соединены с информационными входами цифрового согласованного фильтра 16 сигналов разностного канала.

Недостатком этой системы является отсутствие встроенных устройств аналого-цифрового преобразования и невозможности проведения настройки для компенсации фазовой неидентичности параметров суммарного и разностного каналов средствами БЦВМ.

Выполнение неавтоматизированной настройки может приводить к следующим недостаткам:

1. Снижению точности пеленгации, вызванной неполной компенсацией фазовой неидентичности параметров суммарного и разностного каналов.

2. Высокой трудоемкости и длительному времени выполнения.

3. Отсутствию повторяемости результатов настройки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются:

1. Улучшение точности пеленгации ввиду улучшения качества настройки.

2. Сокращение времени выполнения настройки.

Для достижения заявленного результата предлагается для настройки компенсации фазовой неидентичности параметров суммарного и разностного каналов в систему по прототипу дополнительно ввести подключаемый блок автоматической настройки.

Сущность изобретения поясняется структурной схемой, представленной на фиг. 1.

На фиг. 1 показана общая схема радиолокационной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной системы БПЛА, где:

1 - антенна,

2 - суммарно-разностный преобразователь,

3 - антенный переключатель,

4 - блок усилителей высокой частоты (УВЧ), состоящий из двух параллельно работающих каскадов УВЧ для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС,

5 - блок смесителей, состоящий из двух параллельно работающих смесителей для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС,

6 - блок усилителей промежуточной частоты (УПЧ), состоящий из двух параллельно работающих каскадов УПЧ для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС,

7 - блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей (ФД-АК) сигналов суммарного канала, включающий последовательно соединенные блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временной квантователь,

8 - доплеровский коммутатор сигналов суммарного канала,

9 - блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов разностного канала, выполненный аналогично блоку 7 ФД-АК,

10 - доплеровский коммутатор сигналов разностного канала, выполненный аналогично доплеровскому коммутатору 8,

11 - выносной облучатель,

12 - генератор пилот-сигнала,

13 - контроллер,

14 - блок аналого-цифровой обработки.

На фиг. 1 к радиолокационной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной системе-прототипу параллельно выходам блока квадратурных фазовых детекторов (ФД) блока 7 ФД-АК и блока 9 ФД-АК подключены соответственно первый и второй, третий и четвертый входы блока 14 аналого-цифровой обработки блока автоматической настройки. Выход выносного облучателя 11 блока автоматической настройки поступает на вход антенны 1.

Сигнал, сформированный генератором 12 пилот-сигнала через выносной облучатель 11, поступает на вход антенны 1. Результаты обработки пилот-сигнала в виде выходных квадратурных сигналов блоков 7 ФД-АК и блока 9 ФД-АК подвергаются аналого-цифровому преобразованию в блоке 14 аналого-цифровой обработки, после чего в виде выборок цифрового сигнала поступают в контроллер 13.

Контроллер 13 производит вычисление фазового сдвига между сигналами суммарного и разностного каналов, после чего определяет требуемую величину компенсации для настройки системы.

Алгоритм работы контроллера 13 поясняют следующие формулы.

, где

- массив выборок синфазного выхода блока 7 ФД;

- массив выборок квадратурного выхода блока 7 ФД;

- массив выборок синфазного выхода блока 9 ФД;

- массив выборок квадратурного выхода блока 9 ФД;

- массив комплексных выборок выхода блока 7 ФД;

- массив комплексных выборок выхода блока 9 ФД;

Δϕ - сдвиг фаз между сигналами суммарного и разностного каналов.

Литература

1. Современная радиолокация (анализ, расчет и проектирование систем). Пер. с англ. под ред. Кобзарева Ю.Б. - Изд-во "Советское радио". 1969 г., с. 590-593.

2. Моноимпульсная радиолокационная станция с автоматической калибровкой: патент РФ №2389038, МПК G01S 13/44.

3. Моноимпульсная радиолокационная система: патент РФ №2309430, МПК G01S 13/44.

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) с импульсным фазоманипулированным зондирующим сигналом, используемым на подвижных носителях, преимущественно на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), и предназначенным для обнаружения и сопровождения моноимпульсным способом сигналов от объектов назначения (целей). Техническим результатом изобретения является улучшение точности пеленгации и сокращение времени выполнения настройки. Указанный технический результат достигается за счет введения в радиолокационную моноимпульсную амплитудную суммарно-разностную систему подключаемого блока автоматической настройки, предназначенного для настройки компенсации фазовой неидентичности параметров суммарного и разностного каналов. 1 ил.

Радиолокационная моноимпульсная амплитудная суммарно-разностная система, содержащая антенну, суммарно-разностный преобразователь, антенный переключатель, блок усилителей высокой частоты (УВЧ), состоящий из двух параллельно работающих каскадов УВЧ для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС, блок смесителей, состоящий из двух параллельно работающих смесителей для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС, блок усилителей промежуточной частоты (УПЧ), состоящий из двух параллельно работающих каскадов УПЧ для сигналов суммарного и разностного каналов РЛС, блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей (ФД-АК) сигналов суммарного канала, включающий последовательно соединенные блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временной квантователь, доплеровский коммутатор сигналов суммарного канала, блок квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов разностного канала, выполненный аналогично блоку ФД-АК, доплеровский коммутатор сигналов разностного канала, выполненный аналогично доплеровскому коммутатору, отличающаяся тем, что параллельно выходам блока ФД, входящего в состав блока ФД-АК сигналов суммарного канала, и блока ФД, входящего в состав блока ФД-АК сигналов разностного канала, подключены входы блока аналого-цифровой обработки блока автоматической настройки, к которому последовательно подключены контроллер, который производит вычисление фазового сдвига между сигналами суммарного и разностного каналов и определяет требуемую величину компенсации для настройки системы, генератор пилот-сигнала и выносной облучатель, передающий сформированный генератором пилот-сигнала сигнал на вход антенны.