Оптоэлектронное устройство для обработки сигналов приемной антенной решетки импульсно-доплеровской РЛС Советский патент 1993 года по МПК G06G3/00 G01S7/16 

(Л

С

Использование: обработка сигналов приемной антенной решетки импульсно-до- плеровской РЛС с повышенной разрешающей способностью по доплерооской частоте и расширенным интервалом дальностей, включающим цели, расположенные в зоне Френеля приемной антенной решетки. Сущность изобретения: устройство содержит 1 1.-элементную сжтенную решетку (1) где L - четное число,1 блок памяти и компрессии временного масштаба (2), 1 когерентный оптический процессор (3). 1-2-3. 1 з.п. ф-лы, 3 ил

00

N3

;GJ

о

|О OJ

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обработки сигналов приемной антенной решетки им- мульсно-доплеровской РЛС.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности по допле- ровской частоте и расширение пределов исследования интервала дальностей за счет обеспечения возможности обработки сигналов от целей, расположенных в зоне Френеля антенной решетки.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого оптоэлектронного устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока памяти и компрессии временного масштаба; на фиг. 3 - функциональная схема когерентного оптического процессора.

Оптоэлектронное устройство (фиг. 1) содержит L-элементную антенную решетку 1, где L четное число, блок памяти и компрессии временного масштаба 2 (БПКВМ) и когерентный оптический процессор З(КОП). При этом L входов БПКВМ соединены с L выходами антенной решетки, входы которой являются входами устройства. L входов КОП соединены c L выходами БПКВМ, а выход КОП является выходом устройства.

L-кэнальный блок памяти и компрессии временного масштаба (фиг. 2) содержит в каждом канале смесители 4 и 5, ПЗС-реги- стры 6-9, мультиплексоры 10 - 13, перемножители 14 17. сумматоры 18 20 и балансные модуляторы 21 и 22. Входы смесителей 4 и 5 соединены с входом соответствующего канала этого блока, я выход смесителя 4 соединен г. объединенными входами ПЗС-регистров 6 и 7, выходы которых подключены соответственно к входам мультиплексоров 10 и 11. Выход смесителя 5 соединен с объединенными входами ПЗС- регистров 8 и 9, выходы которых подключе- ны соответственно к входам мультиплексоров 12 и 13. Выход мультиплексора 10 соединен с первым входом перемножителя 14 и вторым входом перемножителя 17. Выход мультиплексора 12 соединен с первым входом перемножителя 15 и вторым входом перемножителя 15. Выходы перемножителей 14 и 16 соединены с входами сумматора 18. выход которого подключен к первому входу балансного модулятора 21. Выходы перемножителей 15 и 17 соединены с входами сумматора 19, выход которого подключен к первому входу балансного модулятора 22. Выходы балансных модуляторов 21 и 22 соединены с входами сумматора 20, выход которого является выходом соответствующего канала этого блока. Выход мультиплексора 11, расположенного в канале с номером +, где

I 1.2....L/2. соединен с вторым входом перемножителя 16 и первым входом перемножителя 17. расположенных в канале с номером -I. Выход мультиплексора 13. расгюложенного в канале с номером +|, соединен с вторым входом перемножителя 14 и первым входом перемножителя 15, расположенных в канале с номером -I.

В состав БПКВМ входят гетеродин 23,

генератор сетки частот 24, опорный генератор 25 и фазовращатели 26 и 27. Вход фазовращателя 27 подключен к выходу опорного генератора 25. В каждом канале БПКВМ вторые входы смесителей 4 и 5 соединены

соответственно с выходами фазовращателя 26 и гетеродина 23, вторые входы балансных модуляторов 21 и 22 соединены соответственно с выходами фазовращателя 27 и опорного генератора 25, а управляющие

входы Xi -XN ПЗС-регистров и Yi -YN. YI-YN мультиплексоров подключены к соответствующим выходам генератора сетки частот 24.

Когерентный оптический процессор

(фиг. 3) состоит из последовательно оптически связанных лазера 28, коллиматора 29, L-канального акустооптического модулятора 30, сферической линзы 31 и фотоприемника 32. рйзмещен-ного .в задней

фокальной плоскости сферической линзы 31. При этом входы акустооптического модулятора являются входами когерентного оптического процессора, а вход фотоприемника выходом KOiepenTnoro оптичегкого процессора

Устройство работает следующим образом.

Через интервал времени, равный периоду повторения зондирующих импульсов

когерентной импульсной последовательности (КИП) импульсно-доплеровской РЛС. на элементы приемной антенной решетки 1 (фиг. 1) поступают эхо-сигналы, отраженные от всех целей, последовательно со всех ди5 скретов исследуемого интервала дальностей. Принятые сигналы с выходов антенной решетки поступают з БПКВМ 2 (фиг. 2). Входные сигналы БПКВМ с помощью гетеродина 23, фазовращателя 26 и смесителей

0 4 и 5 переносятся на видеочастоту с разделением на синфазную I и квадратурную Q составляющие и тем самым приводятся к виду, необходимому для записи в ПЗС-реги- стры 6-9 последовательной архитектуры.

5 Количество ПЗС-регистров определяется числом импульсов КИП (N). Управление режимами записи и считывания осуществляется с помощью генератора сетки частот 24. Режим записи состоит из N циклов (по числу импульсов КИП). При n-м цикле записи в

каждом канале БИКВМ на управляющие входы Хп регистров R Ч подаются гартовые последовательности по которым в эти регистры проиэоодитгч запись сигналов последовательно поступающих с М дискретов дальности Тактирование длится затем после временной задержки равной периоду повторения зондирующих импульсов КИП повторяется для (пЧ)-х регистров 6 9 Таким образом, после N периодов в каждом канале ЬПКВМ в ПЗС-регистрах будет запомнена доплеровскал информация для каждого из М дис ретов полосы обзора по дчльногти При этом дпплерово ая информация для некоторого m го дискрета дальности окатывается записанной в соот- пстствующих m x ячейках от регистра к регистру

Режим считывания состоит из М циклов в каждом и } которых одновременно со всех каналов БПКВМ выводится информация для одного из дискретов дальности В первой фазе цикла с генератора сетки частот 24 на управляющие влоди Yj YN и Yi YKI быстродействующи/ аналоговых мультиплексоров 10, 12 и 1 1 13 поступает последовательное ь Р одов по которым зарядовые пакеты находящиеся в нижних разрядах ПС-регистров Г) 9 преобразуются в поыедова еуи мости видеоимпульсов промодулироианны н. по амплитуде допле- ровс/ой частотой Uo втории фазе цикла считывания информация в Г ЗГ-регистрах сдвитается вниз на один такт так что набор зарядовых пакетов в нижнил разрядах ПЗС- регистров содержит доплеровсьую информацию для следующего дискрета дальности Компрессия временного масш габа достигается увеличением частоты опроса нижних разрядов ПЗС-регистров при записи которая совпадает с частотой повторения зонди рующих импульсов КИП При этом порядок обращения при записи и считывании У ПЗС- регистрам 6 и 8 не изменяется (заполненный первым - считывается первым), а к ПЗС регистрам 7 и 9 изменяется на противоположный С помощью перемножителей 14 - 17 и сумматоров 18,19 осуществляется предварительная обработка считанной из ПЗС-регистров информации с целью устранения квадратичного фазового набега по апертуре антенной решетки при работе в зоне Френеля, Сигналы с выходов сумматоров 18 и 19 переносятся в балансных модуляторах 21 и 22 на промежуточную частоту опорного генератора 25. Фазовращатель 27 и сумматор 20 выполняют функции, обычные при квадратурной обработке

С выходов БПКВМ последовательно для каждого дискрета дальности сигналы на

промежуточной частоте поступают и иот ветстпующие каналы L канальною акусм оптического модулятора 30 (фиг 3J При этом длительность сигналов соответствует

5 времени памяти акустооптического модулятора а промежуточная частота выбираемся рапной центральной частоте пропускания акустооптического модулятора Набег фазы от импульса к импульсу в каждом канале

0 модулятора несет информацию о доплеров- ской частоте а набег фазы между COOTDPтст- вующими импульсами от канала к каналу содержит угловую информ щиго Сфери ческря линза 31 осуществляет двумерное

5 Фурье преобразование модулировтнн . то светового сигнала Рас пределе иь- тенгивногти светового поля в вы «n/ii i- плоскости КОП регистрируется фотопри м- ни ом 32 при зтом вертикальная и гор.пон0 тальп.14 координаты максим, мог интенсивности однозначно связаны сг ответственно со скоростью и угловым положением целей Информация регистрированная фотоприрмни1 оч поступает на

5 выход устройства

Формула изобретении 1 Оптоэлектронное угтр(чп гвг обработки сигналов приемкой антенной ре

0 шет ,1 импульсно доплгривим и рпг содержащее L элементную где , четное число и ходи кот рои ,.i ляются входами оптоэлектрс нн го . ствл и двумерный когерентный v

5 процессор включающий последов ,u ni. , оптически связанные лазер коллиг.- ITOP канальный акустооптическии модулятор s сферическую линзу в задней фок i тьн плоско т и которой расположен фот при ,м

0 ник причем входы L канального акус.ооп- тического модулятора являются влодами двумерного когерентною оптического про цессора а выход фотоприемника является его выходом и одновременно выходом опто5 электронного устройства отличающееся тем чго с целью повышения разреия-чт щей способности по доплеровскои частоте и расширения пределов исследования интервала дальностей за счет обеспечения

0 возможности обработки сигналов от цслег расположенных в зоне Френеля выходы L- элементнои антенной решетки соединены с входами L-канального акустооптичес-.ою модулятора через дополнительно ьйед--н5 ный L-канальный блок памяти и компрес. временного масштаба

2 Устройство по п 1, о т л и ч я ю щ я с я тем что L-канальный блок памяти и ком прессии временного масштаба содержит ге теродин, генератор сетки частот опорной

генератор, первый и второй фазовращатели, причем вход первого фазовращателя подключен к выходу гетеродина, а вход второго фазовращателя подключен к выходу опорного генератора, и L каналов, каждый из которых содержит два смесителя, четыре группы регистров на основе приборов с зарядовой связью, (ПЗС-регистры) по N регистров в каждой группе, где N - число зондирующих импульсов в когерентной им- пульсной последовательности импульсно- доплеровской РЛС, четыре мультиплексора, четыре перемножителя, три сумматора, два балансных модулятора, причем первые входы первого и второго смесителя соединены с входом соответствующего канала, а вторые входы соединены соответственно с выходами первого фазовращателя и гетеродина, выход первого смесителя соединен с входами первой и второй групп ПЗС-регистров, выход второго смесителя соединен с входами третьей и четвертой групп ПЗС-регистров, выходы ПЗС-регистров каждой группы соединены х; входами соответствующего мультиплексора, управ- ляющие входы ПЗС-регистров и мультиплексоров подключены к соответствующим выходам генератора сетки частот, выход первого мультиплексора соединен с первым

входом первого и вторым входом четвертого перемножителеи, выход третьего муль- типлекдора соединен с первым входом третьего и вторым входом второго перемножителей, выходы первого и третьего перемножителей соединены со входами первого сумматора, выход которого подключен к первому входу первого балансного модулятора, выходы второго и третьего перемножителей соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен к первому входу второго балансного модулятора, вторые входы первого и второго балансного модулятора соединены соответственно с выходами второго фазовращателя и опорного генератора, выходы балансных модуляторов соединены с входами третьего сумматора, выход которого является выходом соответствующего канала, при этом выход второго мультиплексора, .расположенного в канале с номером -Ч, где 1-1.2 L/2, соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого перемножителей, расположенных в канале с номером -I. а выход четвертого мультиплексора, расположенного в канале с номером И, соединен с вторым входом первого и первым входом второго перемножителей, расположенных в канале с номером -I.

ЬЛ()

Фиг.2.

23 13

28 CUD

j;

Фиг. J