Многоимпульсный приемник Советский патент 1990 года по МПК G01S13/44 

Фиг.1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в моноимпульсных радиолокационных станциях.,

Целью изобретения является уменьшение инструментальных ошибок приема.

На фиг.1 приведена схема данного устройства; на фиг.2 - конструкция симметричного восьмиплечного моста jg на-связанных волноводно-щелевых линиях; на фиг.З - топология подложек с элементами моста на связанных волноводно-щелевых линиях, смесителем и фазовращателем; на фиг.4 - зависи- 15 мости фазовых постоянных волн, распространяющихся в области связи от поперечных размеров моста.

Устройство включает излучающие рупоры 1-4, суммарно-разностный пре- 20 образователь 5, балансные субгармонические смесители 6 и 7, гетеродин 8.

Суммарно-разностный преобразователь выполнен в виде симметричного восьмиплечного моста на волноводно-щелевых 15 линиях (ВПЩ), имеющего входные плечи 9-12. Область связи 13 образована путем удаления всех общих стенок.

Четыре смежных волновода 14-17 сопрягаются с входными плечами 9-12 моста на ВОЩ через переход волновод- ВЩЛ. При этом переходы волновод-ВЩЛ в плечах 14 и 16 расположены на одинаковых расстояниях от излучающего раскрыва. Переходы волновод-ВЩЛ в плечах 15 и 17 расположены ближе к излучающему раскрыву, чем аналогичные переходы в плечах 14 и 16 соответственно на расстояних .Ц

It и Ь

(фиг.З). Поэтому можно полагать, что в плечах 15 и 17 включены фазовращатели. ВЩЛ имеет также выходные плечи 18-21, Выходные плечи моста 20 и 21 нагружены на согласованную нагруз- ку, а в плечах 18 и 19 выполнены соответственно смесители суммарного 6 и разностного 7 каналов (фиг.З). Смесители 6(7) выполнены на комбинации Т соединения щелевой линии и щелевой линии, свернутой в кольцо, в которое включаются две пары встречно-параллельных диодов V,, - VЈ и V3

Vv и которое электромагнитно связано

с отрезком микрополосковой линии.

55

Принимаемый сигнал на диоды подает ся через Т-соединение. Сигнал гетеродинной частоты подается на диоды по отрезку микрополосковой линии,

выполненной на обратной стороне под-1 ложки, и переход микрополосковая - щелевая линия. Зонды (фиг.З), которыми со стороны гетеродина заканчиваются микрополосковые линии, при сопряжении плеч 18 и 19 моста с волно- водным выходом гетеродина 8 оказываются внутри него. Сигнал промежуточной частоты через фильтры нижних частот 22 (фиг.З) выводится на коаксиальный разъем.

Устройство работает следующим образом.

Симметричный восьмиплечный мост на ВЩЛ (фиг.2) характеризуется тремя ортогональными плоскостями симметрии PI, P2, РЗ. Матрица рассеяния симметричного восьмиплечего моста, в котором развязаны и согласованы плечи 18-21, а также плечи 9-12, имеет вид

где Т

О ,Т

ех г v eeev ч I v e эе v ч %, е

т

О)

(2)

Ненулевые элементы матрицы рассеяния (1) можно определить через коэффициенты передачи несвязанных парциальных четырехполюсников (фиг.2), на которые распадается восъмиплечный мост на ВЩЛ в случае использования в качестве плоскостей симметрии PJ и Р2 идеальных электрических (Э) и магнитных (М) стенок. Каждый такой четырехполюсник имеет матрицу рассеяния вида:

О

)Ч

PI рг

р.,рг

О

где индексы Р1 и Р2 указывают на состояние плоскостей симметрии (М и Э) .

Формулы для нулевых элементов матрицы рассеяния (1) с учетом того, что синфазными в связанных ВВЩ следует считать поля, при размещении в плоскости Р1 идеальной магнитной стенки, а в плоскости Р1 идеальной электрической стенки, имеют вид

6 0,25( е . + + е), 9С,- 0,25(е) е) ),

5 1578669

Ч 0,25( ), V 0,25(-ejt + екрээ + eJ(pM3- ),

или после группиррвкн слагаемых е , а также ,

и ej

e-0,(); Oe-jO-,5eJh( W); Ц. -0,5е П(Хе ( Z); V -jO,5eJ(YeJ(m n)- W),

X cos

sin

QWlb 2

.

)

W

cosj,

. . sinr;

2

n

JUitfjL

Фазы ,Ц,Э ,(Д,5, (р м определяются через соответствующие фазовые постоянные, например (О WA( (5ММ1. Фазовые постоянные определяются путем решения 30 дисперсионных уравнений. Зависимости

Р эм от параметров моста представлены на фиг.4, из которой следует, что в точке А обеспечивается

где ft0 (93- фазовая постоянная основной волны в ВЩД; А - фазовая постоянная волны в прямоугольном nor лом волноводе.

Размеры 1 и 12 выбраны, таким образом, чтобы выполнялись равенства ($п У , Ср,, (f . Тогда сигналы а,,

равенство постоянных АЭА/(и ft W3 Следовав, ag плечах 9-12 можно запительно, при выполнении услгц-;п г

Рэм1 /Ьмэ1 -рЭЭ)1

сать в виде

А, а.

-to

Вр

Be De- ,

С,

где 1 - длина области связи, шестнадцатиполюсник (фиг.2) обладает свойствами согласованного и развязанного моста и с равным делением

мощности на -четыре выхода, i

Элементы матрицы рассеяния с учетом выражений (3), (4) и (5) можно представить в виде

), J),

S MM

10

0о о о i p i - p

0 0 0 0 p 1 -pi

i-pi p oooa;

-pi pi oooo

1p i - p о о о о pi-pi oooo

j4

где р- e

В режиме приема при амплитудной пеленгации движущегося относительно антенны приемника излучателя в 15 плечах 14-17 возбуждаются синфазные сигналы а12 А, а,3 В, , а |5 D.

Проходя плечи 15 и 17, сигналы а и а 1б получают задержку по фазе относительно сигналов счет фазовращателей. Фазовращатели обеспечивают фазовый сдвиг, равный соответственно

20

tf,o V. -/3 ,. (fJo-pU,,.

где ft0 (93- фазовая постоянная основной волны в ВЩД; А - фазовая постоянная волны в прямоугольном nor лом волноводе.

Размеры 1 и 12 выбраны, таким образом, чтобы выполнялись равенства ($п У , Ср,, (f . Тогда сигналы а,,

ag плечах 9-12 можно записать в виде

А, а.

-to

Вр

Be De- ,

С,

а,

А, а.

-ВрТ аг С,

Dp

д5 Сигналы Ь4, Ъ2, Ь,, Ь4 в выходных плечах моста 18-21 определяются в результате операции умножения матрицы

Изобретение может быть использовано в моноимпульсной радиолокации. Цель изобретения - уменьшение инструментальных ошибок приема - достигается за счет использования суммарно-разностного преобразователя в виде симметричного восьмиплечного моста 5 на связанных волноводно-щелевых линиях с общими широкими и узкими стенками, входные плечи которого соединены с излучающими рупорами 1, 2, 3, 4. В двух расположенных по диагонали входных плечах симметричного восьмиплечного моста включены фазовращатели, а в двух его смежных по узкой стенке выходных плечах включены балансные субгармонические смесители 6, 7, выполненные на комбинации соединения щелевых линий в виде петли, которые электромагнитно связаны с отрезком микрополосковой линии, являющейся входом для сигнала гетеродина 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

0,5е3,Х

- 0,, V 0,5е

0,5е,

М

ЗУ

ПоложивЦ эм 0,Срэ, Cf матрицу рассеяния (1) можно представить в виде55

oooo i -pip

О 0 0 0 -p Ipl

(6)

50

bg , br, b- - отраженные сигналы в плечах 9 - 12.

т выполнения операции (3)по- виде

А + Врр + С + Врр j р- Ср +

-АО.

А - + С - Dpp т;

Ар - вр - ср+

10

ь5 - ь6 - ъ7

38

О .

После несложных преобразований получаются окончательные выражения для сигналов b, b b

1

Ь, 5 (А + В + С + D); ЬЈ - (С + D) - (А + В Л cos(f + + j (С + В) - (А + D) sinCp;

-(А - В + С - D);

сигнал в плече 21, ределяющий ошибку нав дения в пло кости векто ра Е. В каждом плече 19 и 21 появляются

XVOSXy Vsn HJlfXC. - П. Л t JI J/1JDJ171IV 1 I.

ЬА г (А + D) - (В C)J costf + 30 одновременно сигналы ошибки наведе- + Л (А + В) - (С + D) sin C|,

ния в двух ортогональных плоскостях слежения. Эти сигналы отличаются по фазе на 90 и поэтому легко разделяЕсли .источник излучения находится ются на низкой частоте с помощью разо- на равносигнальном направлении антен- 35 вого детектирования при использрваны приемника, то b e 2A, b j, b 3 , т.е. происходит суммирование принимаемых сигналов в плече 18, а сигналы в плечах 19, 20 и 21 отсутствуют.

Если источник излучения отклонился от разносигнального направления, то в плечах 19 и 21 появляются два

нии в качестве опорного суммарного сигнала в плече 18. Следовательно, для моноимпульсного приема можно использовать два приемных тракта вмес40 то трех. Следует отметить,что при значениях угла j п гДе n ,1,

2,3..., объединение сигналов ошибки наведения в двух плоскостях в одном канале не происходит. В данном устройстве, если размеры поперечного сечения выбрать соответствующими точке А (см, фиг.4), то в соответствии с выражением (6) угол IP 45 .

сигнала,. сдвинутые по фазе на 90

Ь2 - &Е2 + JUH2; Ь4 АН4 + j AE4 ,

где 4 Е 4 | (С + D) Суммарный сигнал, выделенный в плече 1, поступает на смеситель сум(А + В )Jcos Ц - сигнал в пле-марного канала 6, а разностный, содерче 19, опре-жащий ошибку наведения антенны в двух

деляющийплоскостях, поступает на смеситель 7.

ошибку на-Плечи 20 и 21 нагружены на согласованАН « (С + В) ведения в 55 иую нагрузку. Смесители 6 (7) выпол- плоскости йены по балансовой схеме и являются вектора Е смесителями субгармонического типа, поскольку диоды в парах V - V2 и

+ D)sin if

- сигнал в плече 19, определяющий ошибку наведения в плоскости вектора Н;

&Н4 1 (А + D) - -(В + C)Jcoslp

- сигнал в плече 21, определяющий ошибку наведения в плоскости вектора Н;

&Е4 - (А + В) - -(С + D)J sin if

сигнал в плече 21, определяющийошибку наведения в плоскости вектора Е. В каждом плече 19 и 21 появляются

J XVOSXy Vsn HJlfXC. - П. Л t JI J/1JDJ171IV 1 I.

одновременно сигналы ошибки наведе-

ния в двух ортогональных плоскостях слежения. Эти сигналы отличаются по фазе на 90 и поэтому легко разделянии в качестве опорного суммарного сигнала в плече 18. Следовательно, для моноимпульсного приема можно использовать два приемных тракта вместо трех. Следует отметить,что при значениях угла j п гДе n ,1,

2,3..., объединение сигналов ошибки наведения в двух плоскостях в одном канале не происходит. В данном устройстве, если размеры поперечного сечения выбрать соответствующими точке А (см, фиг.4), то в соответствии с выражением (6) угол IP 45 .

Суммарный сигнал, выделенный в плече 1, поступает на смеситель сум

марного канала 6, а разностный, содерV3но.

V включены встречно-параллельФормула изобретения

м

У// /1о|

//jlZ/LV

//,//

/ /// ///

///

женных по диагонали входных плечах симметричного восьмиплечного моста включены фазовращатели, в двух смежных по узкой стенке выходных плечах симметричного восьмиплечного моста включены соответственно балансные субгармонические смесители, а гетеродин имеет волноводный выход сечением, равным сечению двух смежных по узкой стенке выходных плеч моста, и соединен с ними непосредственно.

Фиг. 2

шШ

ч

7l

0.3OAffjТб0.7 b/ctij

Фаг. 4

$Mii