УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ Советский патент 2014 года по МПК G01S7/40 

Предлагаемое устройство относится к области контроля основных СВЧ параметров быстро перестраиваемых в широком частотном диапазоне импульсных РЛС и может быть применено в импульсных РЛС, в которых необходимо периодически контролировать абсолютное значение потенциала (ЭП), который, как известно, является главным параметром, характеризующим состояние и качество РЛС, т.к. от него зависит дальность действия станции.

Известно устройство для контроля ЭП, содержащее последовательно соединенные эхо-резонатор, подключенный к приемопередатчику РЛС, блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, а также включенные между блоками формирования опорного напряжения и блоком обработки и индикации последовательно соединенные второй компаратор, селектор, второй импульсный ключ, измеритель приращений и перестраиваемый делитель числа импульсов, причем дополнительные входы измерителя приращений и перестраиваемого делителя числа импульсов соединены между собой и подключены к выходу первого импульсного ключа, а второй выход блока обработки и индикации соединен с командным входом измерителя приращений.

Недостатком данного устройства является относительно низкая точность контроля.

Погрешность обусловлена неконтролируемой нелинейностью амплитудной характеристики приемника и, вследствие этого, необходимостью измерения малых разностей (τ-τ′), связанных с небольшим динамическим диапазоном, где: τ и τ′ - длительность звучания эхо-резонатора для двух опорных напряжений U_оп1 и U_оп2, пропорциональных уровню шумов, причем U_оп1<U_оп2, а также неточным измерением τ и τ′, вследствие задержки синхроимпульсов, формирующих начало сигналов звучании τ и τ′ эхо-резонатора.

Известно также устройство для контроля ЭП РЛС (см. авт. свид. № 1840899 по заявке №2217121/23), содержащее последовательно соединенные эхо-резонатор, соединенный с приемопередатчиком РЛС, блок формирования опорного напряжения, компаратор, формирователь фронта, модулятор фазы, селектор, ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, второй вход которого соединен с выходом селектора, а выход - с вторым входом модулятора фазы, к третьему входу которого подключены последовательно соединенные компенсатор задержки синхроимпульса и второй формирователь фронта.

В данном устройстве устранена ошибка в измерении длительности звучания эхо-резонатора путем введения компенсатора задержки синхроимпульса, но сохраняется систематическая ошибка изменения декремента.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа, т.к. является наиболее совершенным и по технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству.

Недостатком прототипа является погрешность контроля ЭП, обусловленная изменением величины декремента затухания в основном от образца к образцу эхо-резонаторов, а также изменения декремента затухания в процессе эксплуатации за счет старения и т.п.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее эхо-резонатор, блок формирования опорного напряжения, соединенный с выходом компаратора, второй вход которого соединен с входом запуска передатчика РЛС, компенсатор задержки синхроимпульса, формирователь фронта, модулятор фазы, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу селектора, третий вход - к входу запуска передатчика РЛС, а выход - к второму входу модулятора фазы, третий вход которого соединен через второй формирователь фронта с выходом компаратора, введены СВЧ-переключатель и соединенные последовательно два направленных ответвителя, включенные между эхо-резонатором и приемопередатчиком РЛС, управляющий вход СВЧ-переключателя соединен с выходом блока обработки и индикации, а сигнальные выходы СВЧ-переключателя - с направленными ответвителями.

Введение СВЧ-переключателя и двух направленных ответвителей позволяет вычислять декремент затухания по результатам двух измерений - один раз для данной РЛС (ответвители зашунтированы), второй раз для РЛС, ЭП которой на N децибелл меньше (ответвители включены), и оба измерения окажутся "отягчены" в одной и той же степени ошибкой, обусловленной заменой эхо-резонатора, а результат вычисления ЭП останется прежним (как до замены).

Сущность предложения иллюстрируется блок-схемой устройства, приведенной на фиг.1.

Устройство для контроля ЭП содержит эхо-резонатор 1, соединенный через направленные ответвители 2, 3 с приемником 4 и передатчиком 5, к входу запуска которого подключены соединенные последовательно компенсатор задержки синхроимпульса 6, формирователь фронта 7, модулятор фазы 8, селектор 9, импульсный ключ 10 с генератором импульсов 11, блок обработки и индикации 12, СВЧ-переключатель 13, сигнальные выходы которого соединены с направленными ответвителями 2, 3.

Второй вход блока обработки и индикации 12 подключен к выходу селектора 9, третий вход - к входу запуска передатчика 5, а выход - с вторым входом модулятора фазы 8, третий вход которого соединен через второй формирователь 14, компаратор 15, блок формирования опорного напряжения 16 - с выходом приемника 4. Второй вход компаратора 15 подключен к выходу приемника 4.

СВЧ-переключатель 13 в отпертом состоянии по команде блока обработки и управления 12 шунтирует ответвители 2, 3 и мощность из передатчика 5 попадает в эхо-резонатор 1 и обратно в приемник 4 без дополнительного ослабления, в запертом состоянии СВЧ-переключателя 13, мощность проделывает тот же путь, но оказывается ослабленной на двойное затухание двух ответвителей 2, 3. В качестве СВЧ-переключателя 13 может быть использован диодный переключатель с параметрами в условиях применения (-50 ÷ +60°C): переходное ослабление в закрытом состоянии более 55 дБ; переходное сопротивление в открытом состоянии менее 2 дБ ± 0,5 дБ.

Направленные ответвители 2, 3 осуществляют ослабление сигнала передатчика в заданное число раз а, следовательно, изменяют длительность звучания эхо-резонатора 1 по сравнению с длительностью звучания до введения ослабителей. В качестве ответвителей может использоваться любой ответвитель, переходное затухание которого составляет (20÷22) дБ с погрешностью не >0,5 дБ в диапазоне частот.

Остальные элементы устройства могут быть выполнены аналогично прототипу.

Устройство работает циклами длительностью в 4000 периодов между синхроимпульсами "0". Начинается каждый цикл приходом импульса "0" и заканчивается выдачей на индикатор блока 12 абсолютного значения ЭП.

Каждый синхроимпульс "0" создает в передатчике 5 РЛС зондирующий СВЧ-импульс, поступающий в эхо-резонатор 1. Одновременно происходит запуск селектора 9, формирующий начало строба, т.е. начало отсчета временного интервала.

Импульс звучания эхо-резонатора 1, прошедший через приемник 4, подается на вход компаратора 15, на опорный вход которого подано опорное напряжение пропорциональное уровню шума приемника 4. В результате на выходе компаратора 15 возникает импульс, задний фронт которого через формирователь 14 и модулятор 8 воздействует на селектор 9, обрывая строб, т.е. формируя конец отсчета временного интервала. Импульсный ключ 10 открывается на время действия строба и импульсы заполнения, выработанные генератором 11, проходят через него на блок 12. Одновременно с началом строба при каждом измерении модулятор 8 по команде блока 12 начинает двигать фазу строба. Результат измерения задерживается блоком 12 до окончания очередного цикла.

После окончания предыдущего цикла блок 12 вырабатывает сигнал, который запирает СВЧ-переключатель, и очередной цикл протекает аналогично описанному выше. Результат измерения, полученный в этом цикле, обрабатывается блоком 12 совместно с результатом предыдущего цикла. Блок 12 вырабатывает сигнал, под действием которого СВЧ-переключатель отпирается и блокирует направленные ответвители, т.е. устройство оказывается подготовленным к очередному циклу. А число, полученное в результате обработки согласно формуле

$$ЭП=\left(\overline{\tau }-\mathrm{1,2}{\tau }_{о}\right)\frac{N}{\overline{\tau }-\overline{\tau }\text{'}}$$

выводится на индикатор блока 12 как величина абсолютного значения ЭП, где:

$$\overline{\tau }=\frac{1}{\mu }{\displaystyle \sum _{j=1}^{\mu }{\tau }_j}$$ - усредненное за число измерений (например, µ=4000) количество импульсов заполнения строба, равного длительности "звона" эхо-резонатора при зашунтированных ответвителях;

$$\overline{\tau }\text{'}=\frac{1}{\mu }{\displaystyle \sum _{j=1}^{\mu }{\tau }_j^{\text{'}}}$$ - усредненное за то же число измерений количество импульсов заполнения строба, равного длительности "звона" эхо-резонатора при задействованных ответвителях.

τ_o - длительность зондирующего импульса;

N - заданное изменение ЭП РЛС, обусловленное введением направленных ответвителей.

Замена эхо-резонатора 1 в процессе эксплуатации РЛС новым образцом того же типа, естественно, приведет к тому, что значения измеренных $$\overline{\tau }$$ и $$\overline{\tau }\text{'}$$ окажутся другими, чем прежде. Однако, вследствие того, что эффект замены эхо-резонатора 1 проявится в одинаковой степени как при измерении $$\overline{\tau }$$ , так и при измерении $$\overline{\tau }\text{'}$$ , разность $$\left(\overline{\tau }-\overline{\tau }\text{'}\right)$$ согласно известному дифференциальному принципу останется практически неизменной.

Вместе с тем рассмотрение работы предлагаемого устройства показывает, что, в отличие от прототипа, оно обеспечивает повышение точности контроля ЭП вследствие измерения $$\left(\overline{\tau }-\overline{\tau }\text{'}\right)$$ в одной точке амплитудной характеристики приемника при возможности изменения N в пределах, превышающих его динамический диапазон.

Это преимущество достигнуто за счет незначительного усложнения прототипа, составляющего не >5% от стоимости аппаратуры контроля.

Предлагаемое устройство проверено экспериментально. В настоящее время изготовлен макет устройства контроля, и имеются протоколы испытаний. Сравнительные испытания предлагаемого устройства и прототипа показали, что уменьшение ошибки контроля ЭП, по сравнению с прототипом, составляет 2÷3 дБ.

Использование предлагаемого устройства целесообразно во всех встроенных системах контроля импульсных РЛС. Целесообразность обусловлена повышением точности контроля важнейшего технического параметра РЛС, каким является ЭП, а также повышением боеготовности РЛС ввиду того, что при замене эхо-резонатора на однотипный не требуется проведение трудоемкой перекалибровки устройства контроля.

Изобретение относится к области контроля параметров импульсных РЛС. Достигаемый технический результат - повышение точности контроля. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит эхо-резонатор, приемник и передатчик РЛС, блок формирования опорного напряжения, соединенный с компаратором, второй вход которого соединен с выходом приемника, и последовательно соединенные между собой и с входом запуска передатчика компенсатор задержки синхроимпульсов, формирователь фронта, модулятор фазы, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу селектора, третий вход - к входу запуска передатчика, а выход - к второму входу модулятора фазы, третий вход которого соединен через второй формирователь фронта с выходом компаратора, содержит также соединенные последовательно два направленных ответвителя и СВЧ-переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом блока обработки и индикации, а сигнальные выходы СВЧ-переключателя - с направленными ответвителями, включенными между эхо-резонатором и приемником и передатчиком РЛС. 1 ил.

Устройство для автоматического контроля энергетического потенциала импульсных радиолокационных станций (РЛС), содержащее эхо-резонатор, приемник и передатчик РЛС, блок формирования опорного напряжения, соединенный с компаратором, второй вход которого соединен с выходом приемника, и последовательно соединенные между собой и с входом запуска передатчика компенсатор задержки синхроимпульсов, формирователь фронта, модулятор фазы, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу селектора, третий вход - к входу запуска передатчика, а выход - к второму входу модулятора фазы, третий вход которого соединен через второй формирователь фронта с выходом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет уменьшения систематической ошибки изменения декремента, в него дополнительно введены соединенные последовательно два направленных ответвителя и СВЧ-переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом блока обработки и индикации, а сигнальные выходы СВЧ-переключателя - с направленными ответвителями, включенными между эхо-резонатором и приемником и передатчиком РЛС.