УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ
FREQUENCY TUNING CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для управления перестройкой несущей частоты многочастотных импульсных радиотехнических систем.
Наиболее перспективно применение устройства управления в многочастотных когерентно-импульсных радиолокационных станциях с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу.
Устройства управления перестройкой частоты для многочастотных радиотехнических систем известны. Например, авторское свидетельство №1840895 по кл. G01S 7/36, H04B 7/12 за 1977 г., авт. свид. № 1840903 по кл. G01S за 1978 г.
Возбудитель импульсной когерентной РЛС с перестройкой частоты, содержащий N гетеродинов, выходы которых подключены ко входам устройства сложения мощности, выход которого подключен к смесителю передатчика, ко второму входу которого подсоединен выход формирователя зондирующего сигнала, к двум входам которого подключены выходы генератора промежуточной частоты и генератора запуска зондирующего сигнала, дешифратор номера канала гетеродина, N-выходов которого подключены к управляющим входам соответствующих гетеродинов, а вход соединен с выходами датчика случайных чисел и анализатора помех, к первым управляющим входам которого подключены соответствующие выходы управляющего устройства, вход которого соединен с выходом генератора запуска зондирующего сигнала, причем второй выход разветвителя мощности через видеодетектор соединен с соответствующими вторыми управляющими входами датчика случайных чисел и анализатора помех. В этом возбудителе имеется возможность перестраивать частоту по случайному закону и настраивать РЛС на частоту с наименьшим уровнем помех.
Недостатком его является невозможность отстроиться от помехи при случайной перестройке. Устройство управления перестройкой частоты по авт.св. №1840895, состоящее из дешифратора номера канала гетеродина, соединенного по входу с выходом датчика случайных чисел, видеодетектора, подключенного ко входу анализатора помех и управляющего блока, выходы которого подключены к анализатору помех и датчику случайных чисел, схемы разделения, соединенной по одному входу с датчиком случайных чисел и первой схемой запрета, а по другому - с анализатором помех, видеодетектором и второй схемой запрета, выход схемы разделения через анализатор помех подключен к схеме сравнения и первой схеме запрета, выход схемы сравнения связан со вторым входом второй схемы запрета, выход схемы сравнения связан со вторым входом второй схемы запрета, а выход последний - с датчиком случайных чисел, выход первой схемы запрета подключен к дешифратору номера канала гетеродина. Такое устройство дает возможность отстраиваться от помехи при случайной перестройке несущей частоты РЛС.
Недостатком данного устройства является то, что для поиска свободного канала при наличии плотной помехи (несколько постановщиков узкополосной или прицельной шумовой помехи), в общем случае, требуется количество выборок случайного числа большее, чем количество каналов.
Таким образом, за время поиска может быть не обнаружен свободный канал и РЛС будет зондировать на последней выбранной частоте, даже если она занята помехой.
Наиболее близким по технической сущности является устройство управления перестройкой частоты, состоящее из анализатора помех, соединенного по одному из входов с выходом видеодетектора и входом коммутатора, а по другому - с выходом первой схемы разделения, вход которой соединен со вторым входом коммутатора, входом датчика случайных чисел и схемы запрета, первый выход анализатора через схему запрета соединен с одним из входов второй схемы разделения и второй выход - со входом схемы сравнения, ее выход соединен с третьим входом коммутатора, выход которого соединен со входом регистра, а его выход - со входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с управляющими входами схемы совпадения и запоминающего устройства, к информационным входам ЗУ подключены выходы датчика случайных чисел, а выходы ЗУ соединены со вторыми входами второй схемы сравнения и схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен со вторым входом второй схемы разделения, выходы управляющего устройства соединены со входами анализатора помех, датчика случайных чисел и второй схемы разделения, выход ее соединен с 4-м входом коммутатора.
Недостатком этого устройства является то, что при быстро меняющейся помеховой обстановке оператор не может достаточно быстро отследить смену типа помехи переключением режимов перестройки. Например, если РЛС работает со случайной перестройкой и поставлена заградительная помеха, то зондирование все время будет происходить на каналах, занятых помехой, и требуется время для того, чтобы оператор обнаружил неэффективность данного режима.
Целью изобретения является повышение помехозащищенности РЛС и упрощение работы оператора РЛС при быстро меняющейся помеховой обстановке.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее анализатор помех, видеодетектор, коммутатор, регистр, две схемы сравнения, датчик случайных чисел, запоминающее устройство, две схемы разделения, схему запрета и узел управления, причем анализатор помех по входу соединен с выходом видеодетектора, входом коммутатора, второй вход анализатора соединен с выходом схемы разделения, вход схемы разделения соединен со входом коммутатора и датчика случайных чисел, первый выход анализатора соединен через схему запрета со входом второй схемы разделения, второй выход анализатора соединен с первой схемой сравнения, выход которой последовательно соединен с коммутатором регистром и входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с управляющими входами запоминающего устройства и схемы совпадения, входы запоминающего устройства соединены с выходами датчика случайных чисел, а его выход - с информационными входами второй схемы сравнения и схемы совпадения, выход схемы совпадения является вторым входом второй схемы разделения, выход которой соединен с четвертым входом коммутатора, выходы узла управления соединены со входами анализатора помех, датчика случайных чисел и схемы разделения, введены дешифратор единиц, вторая схема совпадения и третья схема разделения, причем входы дешифратора подключены к выходам регистра, выход дешифратора - ко входу второй схемы совпадения, а ее второй вход подключен ко входу датчика случайных чисел, выход схемы совпадения через третью схему разделения соединен со вторым входом схемы запрета, второй вход третьей схемы разделения соединен со входом первой схемы разделения, что позволяет автоматически, без участия оператора, перейти из режима перестройки по случайному закону в режим работы с настройкой на частоту с минимальным уровнем помехи, если все частоты заняты помехой и во всех разрядах регистра записаны единицы.
На чертеже представлена функциональная схема устройства, которая состоит из коммутатора 1, узла 2 управления, датчика 3 случайных чисел, анализатора 4 помех, регистра 5, видеодетектора 6, схемы 7 разделения, схемы 8 запрета, схемы 9 сравнения I, схемы 10 сравнения II, запоминающее устройство 11, схема 12 совпадения, схема 13 разделения, дешифратор 14, схема 15 совпадения, схема 16 разделения.
Схема 7 разделения соединена по входу с третьим входом коммутатора 1, датчиком 3 случайных чисел и схемой 15 совпадения, а по выходу с анализатором 4 помех. Видеодетектор соединен со входом анализатора 4 и вторым входом коммутатора 1. Управляющий узел 2 соединен с анализатором 4, датчиком 3 и схемой 13 разделения. Анализатор 4 по выходам соединен со входами схемы 8 запрета и схемы 9 сравнения. Выход схемы 9 сравнения соединен с первым входом коммутатора 1, с другими входами которого соединены выходы схемы 13 разделения, эти же выходы подаются на гетеродины. Выходы коммутатора 1 соединены с регистром 5, а его выходы со схемой 10 сравнения и дешифратором 14, выход дешифратора с вторым входом схемы 15 совпадения, а ее выход с одним из входом схемы 16 разделения, второй вход которой соединен со вторым входом схемы 7 разделения, выход схемы 16 разделения со вторым входом схемы 8 запрета. Датчик 3 случайных чисел соединен со входом запоминающего устройства 11, а его выходы - со входами схемы 10 сравнения и схемы 12 совпадения, выход схемы 10 сравнения - со вторым входом схемы 12 совпадения и входом запоминающего устройства 11, а выход схемы 12 совпадения - с третьим входом схемы 13 разделения.
Устройство работает следующим образом. При поступлении команды на включение перестройки по случайному закону в интервале рабочей дальности РЛС, случайные числа из ДСЧ 3 записываются в ЗУ 11, запись в ЗУ происходит до тех пор, пока все N разных чисел не будут записаны в ЗУ. Во время обратного хода луча индикатора работает анализатор 4 помех, на вход которого поступает сигнал помехи, осуществляется поиск канала с минимальным уровнем помехи, как и в режиме автоматической настройки на канал с наименьшим уровнем помехи. В то же время сигнал со второго выхода анализатора 4 помех сравнивается в первой схеме 9 сравнения с порогом только в режиме случайной перестройки. Если порог превышен и при наличии разрешающего потенциала с видеодетектора 6, коммутатор 1 разрешает запись единицы в тот разряд регистра РГ 5, который соответствует номеру включенного гетеродина. Таким образом, после окончания анализа в разрядах РГ 5, соответствующих номерам каналов, уровень помехи которых превысил порог, будет записана единица, а в анализаторе 4 хранится код номера канала с минимальным уровнем помехи. При наличии узкополосной или скользящей помехи единицы окажутся записанными не во всех разрядах регистра 5, тогда схема 15 совпадения через схему 16 разделения выдает сигнал запрета на вход схемы 8 запрета и код номера канала с наименьшим уровнем помехи из анализатора 4 не поступит на вход схемы 13 разделения.
При наличии заградительной помехи во время работы РЛС в режиме случайной перестройки уровень помехи во всех частотных каналах превысит порог и во всех разрядах регистра 5 будут записаны единицы. Дешифратор 14 выдает разрешение на схему 8 запрета через схему 15 совпадения и схемы 16 разделения и код номера рабочего канала с наименьшим уровнем помехи, записанным в регистре анализатора 4, поступит через открытую схему 8 запрета на входы схемы 13 разделения и далее на включение выбранного гетеродина. Так как в регистре 5 записаны единицы во всех разрядах, то схема 10 сравнения будет постоянно выдавать сигнал запрета на схему 12 совпадения, и запоминающее устройство 11 не будет подключаться к схеме 13 разделения.
Таким образом, РЛС переходит в режим адаптивной перестройки и будет зондировать на рабочей частоте с наименьшим уровнем помех.
Применение данного устройства дает возможность увеличить дальность обнаружения полезных сигналов при быстро меняющейся помеховой обстановке.
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>х</mi><mi>и</mi><mtext>   ср</mtext></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>с</mi><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mo>.</mo><mtext>  шум</mtext></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
Ориентировочный расчет эффективности описанного алгоритма работы можно сделать, исходя из следующих предпосылок. Предположим, что при включенном режиме случайной перестройки произошло изменение помехи с прицельной на заградительную с усредненным по всем частотам РЛС значением спектральной плотности мощности, равным
.
ср
В прототипе в этом случае выбранной окажется одна из частот, занятых помехой, номер которой оказался последним в последовательности записанных в запоминающее устройство случайных чисел. В результате накопления пачки импульсов результирующее отношение сигнал/шум ухудшится в K раз.
min
ср
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>4</mn></mroot></mrow>
В предлагаемом устройстве, в этом случае, зондирование будет происходить на частоте с минимальным уровнем помехи. Из литературы [1, 2] известно, что этот уровень превышает уровень собственных шумов в K раз, которое меньше K. Тогда увеличение дальности обнаружения при использовании предлагаемого устройства будет
.
Типовыми значениями являются:
K<sub>ср</sub>=20 дБ (÷100 раз)
<maths num="3"><math display="block"><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>х</mi><mi>и</mi><mtext>  ср</mtext></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>с</mi><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mo>.</mo><mtext>  шум</mtext></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000003.tif" he="15" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
K<sub>min</sub>=15 дБ (÷30 раз)
<maths num="4"><math display="block"><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>х</mi><mi>и</mi><mtext>  min</mtext></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>с</mi><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mo>.</mo><mtext>  шум</mtext></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000004.tif" he="14" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
.
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><mn>100</mn></mrow><mrow><mn>30</mn></mrow></mfrac></mrow><mn>4</mn></mroot><mo>=</mo><mn>1,34</mn></mrow>
Тогда
.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения может в ряде случаев, а именно при быстро меняющейся помеховой обстановке, обеспечить увеличение дальности на 30%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Безмага В.М. В.Р.Э., вып.6 (36), Определение статистических характеристик активной помехи по результатам летних испытаний, 1969 г.
2. Левит Я.И. В.С.Р.Э., вып.15, О влиянии флюктуации интенсивности активной шумовой помехи на характеристики пеленгования РЛС, 1973 г.