ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ РАДИОЛОКАТОР Советский патент 2014 года по МПК G01S13/44 

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в РЛС для распознавания одиночных, групповых целей и целей, маскируемых подстилающей поверхностью.

Известен многоканальный приемник моноимпульсной РЛС [1], который содержит антенное устройство (угловой датчик) с N≥2 разнесенными по углу лучами, соединенное с соответствующими усилительными каналами, включающими в себя УПЧ, согласованные фильтры и детекторы, подключенные к угловому дискриминатору, а также вычислитель максимума и обратной величины, управляемые аттенюаторы. Известное исполнение многоканального приемника имеет только релеевский предел разрешения по углу, равный половине ширины главного луча диаграммы направленности антенны.

Известно также многоканальное антенно-приемное устройство [2], содержащее антенну, УПЧ, детекторы и ЦВМ, решающую уравнения правдоподобия для определения пространственных характеристик целей. Это известное устройство позволяет преодолеть релеевское ограничение разрешающей способности по угловым координатам, однако из-за большого количества вычислительных операций имеет ряд недостатков: увеличение объема ЦВМ, длительное время счета, возможны ошибки из-за априорно-неизвестного количества целей.

Из рассмотренных выше аналогов в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому устройству, может служить многоканальный приемник моноимпульсной РЛС [1], содержащий антенное устройство с центральным и двумя боковыми, разнесенными по углу лучами, соединенное с соответствующими усилительными каналами, включающими в себя УПЧ, согласованные фильтры и детекторы, подключенные к угловому дискриминатору. Известное устройство позволяет определять пространственные характеристики целей - одиночная, групповая, распределенная, отражения от подстилающей поверхности, - путем анализа амплитуды эхо-сигнала и протяженности по дальности и угловой (при помощи сканирования) координате.

Однако оно разрешает два источника только при их разносе более чем на 1÷1,5 ширины главного луча диаграммы направленности по уровню половинной мощности. На меньшем расстоянии два или более источника воспринимаются как один и пространственные характеристики целей не определяются. Таким образом, недостатком известного устройства является неудовлетворительное определение пространственных характеристик целей.

Цель предлагаемого изобретения заключается в улучшении определения пространственных характеристик целей, в том числе находящихся в пределах главного луча диаграммы направленности антенны с одинаковой скоростью, дальностью и поляризацией.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный радиолокационный приемник, содержащий антенное устройство с центральным и двумя боковыми, разнесенными по углу лучами, соединенные с ним соответствующие усилительные каналы, включающие в себя УПЧ, согласованные фильтры и детекторы, и подключенный к ним угловой дискриминатор, введены два делительных устройства, множительное устройство и двухпороговое сравнивающее устройство, причем одни одноименные входы делительных устройств подключены к выходу усилительного канала центрального луча, другие - к выходам усилительных каналов боковых лучей, а выходы соединены со входами множительного устройства, выход которого подключен к двухпороговому сравнивающему устройству.

Первое из введенных делительных устройств позволяет получить отношение между сигналами центрального и верхнего бокового каналов, второе - между сигналами центрального и нижнего бокового каналов, т.е. пеленгацию целей справа и слева относительно центрального луча. Введенное множительное устройство обеспечивает перемножение этих отношений, т.е. перемножение левой и правой пеленгационных характеристик, и в совокупности с делительными устройствами позволяет сформировать сигнал, уровень которого оказывается различным при отличающихся пространственных характеристиках целей. Введенное двухпороговое сравнивающее устройство осуществляет селекцию сигналов по уровню. В совокупности перечисленные устройства обеспечивают получение дискретного признака групповой или одиночной цели, либо цели или отражений от подстилающей поверхности, в том числе в пределах главного луча диаграммы направленности, т.е. улучшают определение пространственных характеристик целей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена функциональная схема предлагаемого многоканального радиолокационного приемника.

Многоканальный радиолокационный приемник содержит антенное устройство 1, три выхода которого подключены ко входам трех идентичных УПЧ: центрального луча 2, верхнего бокового луча 3 и нижнего бокового луча 4. Выход УПЧ 2 подключен ко входу оптимального фильтра 5, а выходы УПЧ 3 и 4 ко входам одинаковых с 5 оптимальных фильтров 6 и 7 соответственно. Выходы оптимальных фильтров 5, 6 и 7 соединены со входами трех идентичных детекторов 8, 9 и 10 соответственно. Выходы детекторов 8, 9 и 10 подключены к трехвходовому угловому дискриминатору 11. Кроме того, выход детектора центрального луча 8 подключен к одноименным входам 12, 13 делительных устройств 14 и 15. Другой вход 16 делительного устройства 14 подключен к выходу детектора 9 верхнего бокового луча, а вход 17 делительного устройства 15 соединен с выходом детектора 10 нижнего бокового луча. Выходы делительных устройств 14 и 15 подключены ко входам множительного устройства 18, выход которого соединен со входом двухпорогового сравнивающего устройства 19.

Сигнал от цели появляется на всех трех выходах антенного устройства 1 одновременно, но амплитуды его различны на этих выходах и зависят от углового положения цели относительно середины центрального луча. (Имеется в виду, что центральный и боковые лучи разнесены между собой на одинаковые фиксированные расстояния). Сигналы центрального и боковых выходов антенного устройства 1 проходят через соответствующие линейные усилительные каналы и появляются одновременно и с тем же соотношением амплитуд на выходах детекторов 8, 9 и 10. При аппроксимации диаграмм направленности центрального луча и боковых выражениями exp-θ² и exp-(θ+θ_o)², exp-(θ-θ_o)² соответственно, где θ_o - угловое расстояние между лучами (развал диаграмм), θ - угловая координата цели, и при одной цели, на выходе делительного устройства 14 получается отношение сигналов центрального и верхнего бокового луча, равное $$\exp (2\theta {\theta }_o+{\theta }_o^2)$$ . На выходе делительного устройства 15 - отношение сигналов центрального и нижнего бокового луча, равное $$\exp (-2\theta {\theta }_o+{\theta }_o^2)$$ . Следовательно, на выходе множительного устройства 18 - произведение отношений, равное $$\exp 2{\theta }_o^2$$ , определяемое только развалом диаграмм θ_o и не зависящее от углового положения одиночного источника. Легко показать, что при групповой или распределенной цели в пределах главного луча диаграммы направленности антенны амплитуда сигнала на выходе множительного устройства 18 будет больше или меньше $$\exp 2{\theta }_o^2$$ и изменяется в зависимости от взаимного пространственного положения целей. Если пороги двухпорогового сравнивающего устройства 19 выбрать ниже и выше $$\exp 2{\theta }_o^2$$ , то можно отселектировать одиночную цель от групповой. Для обнаружения целей на фоне распределенного отражения нужно установить пороги двухпорогового сравнивающего устройства 19 таким образом, чтобы выделять сигналы ниже верхнего и выше нижнего порогов. Таким образом, предлагаемый многоканальный радиолокационный приемник улучшает определение пространственных характеристик целей, в том числе находящихся в пределах главного луча диаграммы направленности и без его сканирования.

Моделирование предложенного многоканального радиолокационного приемника на ЦВМ подтвердило его работоспособность и положительные качества. Оно показало, что уверенно различаются источники сигналов, разнесенные только на 0,1 ширины главного луча диаграммы направленности, в то время как при сканировании или моноимпульсном методе - на 1,5 ширины. Две цели разрешаются даже при различии в их интенсивности равном 20÷30 дБ. Из моделирования также следует, что разносить лучи надо на 1,5…2 их ширины.

Источники информации

1. Обработка радиолокационных сигналов для достижения углового разрешения, превышающего релеевский предел. Экспресс-информация радиолокация, телевидение, радиосвязь, №3, 1968, с.16.

Изобретение предназначено для распознавания одиночных и групповых целей. Достигаемый технический результат - повышение точности определения пространственных характеристик целей. Указанный результат достигается за счет того, что радиолокатор содержит антенное устройство, три приемника, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты, оптимального фильтра и детектора, содержит также угловой дискриминатор и блок принятия решения, причем выходы антенного устройства соединены с входами соответствующих преобразователей частоты, а выходы детекторов соединены с соответствующими входами углового дискриминатора, при этом радиолокатор содержит также два блока деления и перемножитель, причем выход первого детектора соединен с первым входом первого блока деления, выход третьего детектора соединен с первым входом второго блока деления, выход второго детектора соединен с вторыми входами первого и второго блоков деления, выходы которых соединены с соответствующими входами перемножителя, а выход перемножителя соединен с входом блока принятия решения. 1 ил.

Трехканальный радиолокатор, содержащий антенное устройство с тремя лучами, разнесенными по углу, три приемника, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты, оптимального фильтра и детектора, угловой дискриминатор и блок принятия решения, причем выходы антенного устройства соединены с входами соответствующих преобразователей частоты, а выходы детекторов соединены с соответствующими входами углового дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения пространственных характеристик целей, введены два блока деления и перемножитель, причем выход первого детектора соединен с первым входом первого блока деления, выход третьего детектора соединен с первым входом второго блока деления, выход второго детектора соединен с вторыми входами первого и второго блоков деления, выходы которых соединены с соответствующими входами перемножителя, а выход перемножителя соединен с входом блока принятия решения.