АМПЛИТУДНЫЙ ПЕЛЕНГАТОР ПОСТАНОВЩИКОВ АКТИВНЫХ ПОМЕХ Советский патент 2008 года по МПК G01S3/06 

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и служит целям определения угловых координат постановщиков активных помех (ПАП).

Известны различные типы одноканальных амплитудных пеленгаторов [1]. Они содержат приемное устройство, устройство управления пороговым напряжением и пороговое устройство. В основу способа одноканальной пеленгации постановщиков помех положено применение устройства управления порогом, содержащее накопитель и интегратор, с помощью которых образуется пороговое напряжение, не допускающее приема сигналов по боковым лепесткам (БЛ) диаграммы направленности (ДН) антенны. Пороговый уровень формируется по пиковому напряжению огибающей принятых сигналов. Для этого в цепи управления используется накопитель. Сравнение с пороговым уровнем производится для сигналов, принятых через обзор. Таким образом, существенное увеличение или уменьшение амплитуды сигналов, принятых в следующем обзоре, неизбежно приводит к появлению ложных сигналов (от боковых лепестков) на выходе устройства или (соответственно) к пропуску сигналов. К этому же приводит изменение длительности соседних обзоров.

Известны и другие варианты построения одноканального амплитудного пеленгатора [2], где пороговый уровень формируется усреднением принятого в некотором угловом интервале напряжения помех. С пороговым уровнем сравнивается напряжение, принятое в этом же угловом интервале, что достигается включением устройства задержки на время, соответствующее интервалу усреднения. Последнее полностью исключает зависимость выходного эффекта от уровней сигналов в соседних обзорах и длительности обзоров.

Прототипом предложенного устройства является одноканальный амплитудный пеленгатор, описанный в [2]. Он же является и базовым объектом.

Пеленгатор содержит последовательно соединенные антенну, приемник, детектор и интегратор, к которому параллельно подключены блок памяти и блок усреднения-усиления, подключенные ко входам устройства сравнения, которое подключено к счетно-решающему устройству. Предположим, что в зоне обзора пеленгатора находится один ПАП. При сканировании антенной системы на выходе блока усреднения-усиления формируется напряжение, представляющее собой усредненный в некотором угловом интервале Δ (много большем ширины ДН) уровень напряжения, принятого приемным каналом, и увеличенный на величину, определяющую уровень ложных тревог пеленгатора.

Полученное напряжение является напряжением плавающего порога. При этом используется то обстоятельство, что огибающая ДН практически везде вне главного лепестка (ГЛ) представляет собой стационарный релеевский процесс, а главный лепесток в достаточно широком секторе углов образует резкую нестационарность. На устройстве сравнения производится сравнение уровней напряжения, принятых на каждом (с некоторым дискретом δ) угловом направлении из данного углового интервала Δ (δ≪Δ) и задержанных в блоке памяти на половину интервала усреднения Δ, с уровнем плавающего порога. При этом на выходе устройства сравнения образуется определенный сигнал, указывающий на наличие или отсутствие постановщика активной помехи в данном угловом интервале.

Недостатком пеленгатора-прототипа является наличие на его выходе ложных сигналов пеленга от коротких импульсных помех. Покажем это.

Как известно [3], амплитуда импульсной помехи на выходе интегратора где

u₀ - амплитуда импульса на входе,

τ_и - постоянная времени интегратора,

τ - длительность импульса.

То есть амплитуда импульсной помехи на выходе интегратора уменьшается тем в большей степени, чем больше отношение τ/τ_и. При приеме мощной импульсной помехи амплитуда импульса на выходе интегратора может оставаться довольно значительной. После задержки в блоке памяти это напряжение поступает на один из входов устройства сравнения. На другой вход этого устройства поступает напряжение порогового сигнала, представляющее собой сумму начального порога и сигнала с выхода устройства усреднения. Очевидно, что при приеме импульсной помехи напряжение на выходе устройства усреднения будет меньше, чем при приеме непрерывной помехи, и оно будет тем меньше, чем больше скважность импульсов, т.е. отношение T/τ, где Т - период повторения импульсов. В результате при приеме мощной импульсной помехи большой скважности может оказаться, что пороговый сигнал будет недостаточным для компенсации сигналов импульсной помехи, принятой как главным лучом, так и боковыми лепестками ДН антенны. На выходе устройства сравнения пеленгатора-прототипа будут наблюдаться сигналы ложных пеленгов. В качестве источника импульсных помех могут явиться сигналы, отраженные от местных предметов, а также импульса линии связи. Широко применяемый многоканальный пеленгатор лишен такого недостатка, но для его реализации необходимы дополнительные антенны с соответствующими приемными каналами, что существенно увеличивает объем аппаратуры по сравнению с одноканальным пеленгатором.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности одноканального пеленгатора путем устранения ложных пеленгов от коротких импульсных помех.

Эта цель достигается тем, что в разрыв между детектором и интегратором устройства прототипа включен клапан, выполненный на полевом транзисторе, работающем в ключевом режиме, а также введены интегратор в виде RC-цепочки, усилитель, выполненный на микросхеме операционного усилителя и устройство сравнения на микросхеме, например типа 521CA2. Первый вход устройства сравнения, вход интегратора и вход клапана подключены к выходу детектора. К выходу введенного интегратора подключен усилитель, выход которого подключен ко второму входу введенного устройства сравнения, а выход устройства сравнения подключен к управляющему входу клапана. Клапан закрыт, т.е сигнал с его входа на выход не поступает, когда на управляющем входе нулевое напряжение, и открыт, когда сигнал на этом входе положительный и определенного уровня.

Сущность предложенного устройства будет понятна из приведенных ниже чертежей и описания.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства-прототипа, а на фиг.2 - предложенного устройства, где введены обозначения:

1 - антенная система;

2 - приемное устройство;

3 - детектор;

4 - клапан;

5 - второе устройство сравнения;

6 - второй интегратор;

7 - усилитель;

8 - первый интегратор;

9 - линия задержки;

10 - блок устройства усреднения-усиления;

11 - первое устройство сравнения;

12 - счетно-решающее устройство.

Фиг.3 поясняет принцип работы устройства-прототипа. На фиг.3а представлены эпюры напряжений, соответствующие огибающей ДН антенны (кривая 1), сформулированному среднему уровню (кривая 2) и пороговому уровню (кривая 3). Пороговый уровень представляет собой средний уровень, увеличенный на постоянную величину, определяемую допустимой вероятностью ложных пеленгов при мощной помехе. На фиг.3б представлен результат сравнения напряжений огибающей ДН антенны и порогового уровня, указывающий на наличие постановщика активной помехи в определенном угловом интервале. На фиг.4 представлены эпюры напряжений пеленгатора прототипа при приеме импульсной помехи. Импульсный характер пеленгуемой помехи приводит к наличию на входе приемника прерывистого сигнала (кривая 1 на фиг.4а), вклад которого в формирование порогового напряжения, соответствующего огибающей ДН антенны (кривые 2, 3 на фиг.4а), будет недостаточным для обеспечения заданной вероятности ложных пеленгов. На выходе устройства сравнения 11 пеленгатора прототипа формируются сигнала пеленгов как по ГЛ, так и по БЛ ДН антенны.

Эпюры фиг.5 поясняют достижение поставленной цели: исключение ложных пеленгов при приеме импульсной помехи, т.е. повышение помехозащищенности пеленгатора. На фиг.5 представлены эпюры напряжений в следующих точках предложенного устройства: напряжение на выходе приемного устройства 2 (фиг.5а), напряжение на выходе детектора 3 (фиг.5б), напряжение на выходе интегратора 8 устройства-прототипа (пунктирная кривая на фиг.5б), напряжение на первом входе устройства сравнения 5 (кривая на фиг.5в), напряжение на выходе интегратора 6 (пунктирная кривая на фиг.5в), напряжение на выходе устройства сравнения 5, являющееся управляющим для клапана 4 (фиг.6г), напряжение на выходе клапана 4 (фиг.5д) и напряжение на выходе интегратора 8 (фиг.5е). Эпюры фиг.6 имеют тот же смысл, что и соответствующие эпюры фиг.5.

Пеленгатор содержит последовательно включенные антенную систему 1, приемное устройство 2, детектор 3, к выходу которого параллельно подключены вход клапана 4, первый вход дополнительного устройства сравнения 5 и вход дополнительного интегратора 6. Выход интегратора 6 подключен ко входу усилителя 7, выход которого подключен ко второму входу устройства сравнения 5, а выход устройства сравнения 5 подключен к управляющему входу клапана 4. Выход клапана 4 подключен ко входу интегратора 8, выход которого подключен ко входам линии задержки 9 и блока устройства усреднения-усиления 10, выходы которых подключены соответственно к 1-му и 2-му входам устройства сравнения 11. Выход устройства сравнения 11 подключен ко входу счетно-решающего устройства 12. Введение дополнительных устройств исключает прохождение импульсной помехи на вход интегратора пеленгатора, т.е. предложенный пеленгатор является нечувствительным к импульсным помехам. Покажем это.

При наличии источников импульсных помех на выходе приемного устройства 2 формируется импульсный сигнал (фиг.5а). При детектировании на выходе детектора 3 выделяется огибающая этого сигнала (фиг.5б), представляющая собой видеоимпульс. Напряжение с выхода детектора 3 поступает на вновь введенный интегратор 6. Постоянная времени интегратора 6 должна быть больше длительности импульса помехи. Сигнал с выхода интегратора 6 (пунктирная кривая на фиг.5в) усиливается усилителем 7 таким образом, чтобы он превышал непрерывный сигнал с выхода детектора 3 (кривая 2 на фиг.6в). При этом в момент прихода импульсной помехи амплитуда его на выходе детектора 3 будет больше, чем амплитуда сигнала на выходе усилителя 7 (см. фиг.6в). Тогда на выходе устройства сравнения 5 выработается импульс (фиг.5г), закрывающий клапан 4. Таким образом, на время присутствия на выходе детектора 3 импульсного сигнала клапан 4 будет закрыт (см. фиг.5б), и на выход интегратора 8 этот сигнал не пройдет (фиг.5е), т.е. пеленгатор становится нечувствительным к импульсным помехам. Наличие же импульсной помехи в секторе обзора пеленгатора-прототипа привело бы к фомированию на его выходе ложных пеленгов по боковым лепесткам ДН антенны (см. фиг.4). При приеме непрерывной шумовой помехи предложенный пеленгатор работает как и пеленгатор прототипа (см. эпюры фиг.6). Клапан 4 при этом всегда остается открытым, т.е. сигнал на его выход проходит, поскольку амплитуда напряжения на выходе усилителя 7 будет превышать амплитуду напряжения с выхода детектора 3, и на управляющем входе клапана 4 выработается положительный сигнал. При этом определение угловых координат постановщиков активных помех осуществляется таким же образом, как и в пеленгаторе-прототипе (см. фиг.3). Таким образом, введение в пеленгатор дополнительных клапана 4, устройства сравнения 5, интегратора 6 и усилителя 7 приводит к достижению положительного эффекта, т.к. исключается наличие ложных пеленгов на выходе пеленгатора при приеме импульсных помех, т.е. повышается его помехозащищенность.

Был разработан действующий макет такого пеленгатора, с которым были проведены эксперименты, подтвердившие достижение положительного эффекта. Обеспечивалась нечувствительность пеленгатора к импульсной помехе длительностью 40-50 мкс и количеством импульсов, равным 10 на длительности локационного такта 1-1,5 мкс. Помехозащищенность такого пеленгатора не хуже помехозащищенности многоканального пеленгатора.

Литература

1. С.-Ш.М.Каркаускас, Р.Н.Шабалин, В.Н.Яковлев. Об одном способе подавления сигналов боковых лепестков посадочной РЛС. "Труды IУ Юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Новгородского филиала. ч.3", Новгород, 1971 г.

2. Бляхман А.Б., Самарин А.В., Зачепицкий А.А. Амплитудный пеленгатор постановщиков активных помех, патент № 2074403, кл. G 01 S 3/06, прототип.

3. Гоноровский И.С. Радиосигналы и переходные явления в радиоцепях. Москва, Связьиздат, 1954 г.

Изобретение относится к радиолокации и служит целям определения угловых координат постановщиков активных помех (ПАП). Технический результат заключается в повышении помехозащищенности одноканального пеленгатора путем устранения ложных пеленгов от коротких импульсных помех. Для этого устройство содержит клапан, первый и второй блоки сравнения, первый и второй интеграторы, усилитель и детектор. 6 ил.

Пеленгатор постановщиков активных помех по патенту № 2074403, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены клапан, второй блок сравнения, второй интегратор и усилитель, причем выход детектора связан со входом первого интегратора через клапан, выход детектора соединен с первым входом второго блока сравнения и через последовательно соединенные второй интегратор и усилитель связан со вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом клапана.