Преобразователь частоты для формирования доплеровского сдвига Российский патент 2024 года по МПК G01S7/40 

Изобретение относится к радиолокационной технике, в частности к преобразователям частоты и может быть использовано в составе имитаторов радиолокационного сигнала, осуществляющим имитацию движущейся цели. Достигаемый технический результат - повышение достоверности имитации сигнала от движущейся цели при одновременном снижении сложности и габаритов заявляемого устройства. Сущность изобретения, в части повышения достоверности имитации, состоит в том, что при осуществлении преобразования частоты, при помощи управления фазовращателем, используются два последовательно включенных фазовращателя с цифровым управлением и цифровое устройство управления. Указанный технический результат достигается за счет введения амплитудно-фазовых предыскажений сигнала с последующей их компенсацией. В данном типе преобразователей частоты для осуществления сдвига частоты используются управляемый фазовращатель с последовательным и периодическим набором фазы до 2π. Из-за периодичности набора фазы и наличия амплитудно-фазовых ошибок, при реализации различных фазовых состояний в фазовращателе, в выходном спектре возникают паразитные составляющие кратные частоте переключения состояний фазовращателя и кратные частоте требуемого частотного сдвига. Введение и последующая компенсация предыскажений позволяет снизить вероятность возникновения периодичных амплитудно-фазовых ошибок, возникающих при последовательном наборе фазы. Предлагаемый преобразователь частоты способен осуществлять сдвиг поступающей на него высокочастотной несущей на +/-300 кГц, величина частотного сдвига ограничена временем срабатывания фазовращателей с цифровым управлением. При этом уровень побочных составляющих в выходном спектре преобразователя частоты, при использовании фазовращателей с цифровым управлением и минимальным шагом изменения фазы 5,625° (количество разрядов цифрового управления фазовращателем равным 6) будет более 50 дБн, при отстройке до половинной частоты переключения фазовращателей.

Известны имитаторы движущейся цели [Патент США №6067041, опубл. 23.05.2000 г., Moving target simulator, МПК G01S 7/40], [Патент РФ RU 2391682 С1, опубл. 10.06.2010 г., Способ имитации радиолокационного сигнала цели моноимпульсной радиолокационной станции, МПК G01S 7/40 (2006.01)], содержащие радиоприемник, цифровую память, обеспечивающую требуемую задержку принятого радиосигнала, амплитудный модулятор, допплеровский модулятор, синтезатор частот, смесители, усилители, контроллер управления процессом задержки и модуляции имитируемого сигнала и управляющий персональный компьютер. Сущность использования известного устройства для тестирования РЛС заключается в следующем. Имитатор движущейся цели размещается вблизи от тестируемой РЛС и принимает излучаемые ею сигналы. Принятые сигналы преобразуются на промежуточную частоту, задерживаются на время, соответствующее дальности до имитируемой цели, модулируются по амплитуде в соответствии с дальностью до цели и ее эффективной площадью рассеяния (ЭПР), модулируются по допплеровской частоте в соответствии со скоростью движения имитируемой цели, преобразуются на несущую частоту РЛС и излучаются в ее сторону.

Недостатком известных типов устройств является необходимость осуществления понижающего преобразования входной частоты, для осуществления частотного сдвига на промежуточной частоте, с последующим обратным повышающим преобразованием. Минусом такого решения является техническая сложность, а также требуется априорная информация о значении входной частоты, необходимая для установки частоты гетеродина.

Известно устройство с механическим перемещением отражательных антенн [Патент РФ RU 2337376 С1, опубл. 27.10.2008 г., Имитатор подвижной радиолокационной цели, МПК G01S 7/40 (2006.01)], осуществляющее преобразование частоты на величину допплеровского смещения путем вращения колеса с уголковыми отражателями. К недостаткам данного решения можно отнести узкий диапазон преобразования частоты, большие габаритные размеры.

Наиболее близкое по технической сущности к заявленному изобретению является устройство [Авторское свидетельство SU 1758617 А1, опубл. 30.08.1992 г., Имитатор высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала, МПК G01S 7/40], использующее для осуществления преобразования частоты на требуемую величину балансный модулятор. К недостатку этого устройства можно отнести необходимость в априорной информации об индексе и частоте модуляции входного сигнала. Также, ввиду использования частотно-зависимых (делители и волноводные вентили) и балансных устройств, требующих высокую идентичность независимых плеч, возникают существенные ограничения по рабочему частотному диапазону и уровню паразитных спектральных составляющих.

Структурная схема предлагаемого преобразователя частоты приведена на фигуре. Изобретение содержит два последовательно включенных фазовращателя с цифровым управлением: фазовращатели (1) и (2). На вход первого фазовращателя (1) подается СВЧ сигнал на несущей частоте, выход первого фазовращателя соединен со входом второго фазовращателя (2), выход которого является выходом всего устройства, которым формируется сдвинутый по частоте выходной сигнал. На управляющие входы первого фазовращателя (1) и второго фазовращателя (2) подаются по N независимых управляющих сигналов (где N - количество разрядов фазовращателя), формируемых в цифровом устройстве (3) реализуемом на базе программируемой логической схемы (ПЛИС) или микроконтроллера (МК).

На управляющие входы первого фазовращателя (1) подаются псевдослучайные цифровые последовательности с цифрового генератора псевдослучайных последовательностей (4). На управляющие входы второго фазовращателя (2) подаются управляющие последовательности с блока арифметически-логических функций (5) которые формируются путем компенсации сдвига псевдослучайной последовательности до полного оборота фазы (суммарный фазовый сдвиг на двух фазовращателях должен составлять 2π), и добавления линейного набора фазы для осуществления преобразования частоты на величину, устанавливаемую блоком генерации доплеровской частоты (6).

Технический результат изобретения достигается за счет использования двух последовательно включенных фазовращателей с цифровым управлением и цифрового устройства управления (3) в котором реализуются: генератор псевдослучайных цифровых последовательностей (4), блок арифметически-логических функций (5), генератор допплеровской частоты (6). Максимальная величина реализуемого сдвига частоты определяется временем срабатывания фазовращателей. Рабочая полоса частот определяется рабочей полосой частот, используемых фазовращателей.

Предложенное устройство преобразователя частоты для формирования допплеровского сдвига может быть промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность изготовления, работоспособность и воспроизводимось, для реализации предлагаемого преобразователя частоты могут быть использованы известные компоненты и оборудование. Устройство может быть использовано разработчиками помеховых, имитирующих и тестирующих комплексов для радиолокационной и радионавигационной техники.

Изобретение относится к радиолокационной технике, в частности к преобразователям частоты, и может быть использовано в составе имитаторов радиолокационного сигнала, осуществляющих имитацию движущейся цели. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности имитации сигнала от движущейся цели при одновременном снижении сложности и габаритов изделия. Преобразователь частоты для формирования доплеровского сдвига содержит два последовательно включенных фазовращателя с цифровым управлением и цифровое устройство управления. Цифровое устройство управления формирует управляющие коды. Для первого фазовращателя формируется цифровая псевдослучайная последовательность, для второго фазовращателя формируются коды, включающие в себя компенсацию псевдослучайного сдвига первого фазовращателя до полного оборота фазы (2π), а также коды линейного набора фазы для преобразования частоты на заданную величину. 1 ил.

Преобразователь частоты для формирования доплеровского сдвига, содержащий два последовательно включенных фазовращателя с цифровым управлением: первый фазовращатель и второй фазовращатель, на вход первого фазовращателя подается СВЧ-сигнал на несущей частоте, выход первого фазовращателя соединен со входом второго фазовращателя, выход второго является выходом всего устройства, на котором формируется сдвинутый по частоте выходной сигнал, на управляющие входы первого фазовращателя подаются N независимых псевдослучайных цифровых последовательностей с цифрового генератора псевдослучайных последовательностей (где N - количество разрядов фазовращателя), на управляющие входы второго фазовращателя с блока арифметико-логических функций подаются управляющие коды, содержащие сигнал компенсации сдвига псевдослучайной последовательности до полного оборота фазы (суммарный фазовый сдвиг на двух фазовращателях должен составлять 2π), и добавления линейного набора фазы для осуществления преобразования частоты на величину, устанавливаемую блоком генерации доплеровской частоты.