ФОРМИРОВАТЕЛЬ СЖАТЫХ ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в аппаратуре радионаблюдения для обнаружения и распознавания сигналов РЛС.
Известны устройства, обладающие возможностью быстрого распознавания сигналов РЛС, реализованные в детекторном, супергетеродинном и акустооптическом приемниках (Горбачевская З.М. Приемные устройства быстрого распознавания СВЧ-сигналов для современных систем радиоэлектронной борьбы. - «Обзоры по электронной технике», Сер. 1, «Электроника СВЧ», 1982, вып. 3 (869), стр. 9-16). Недостатком известных устройств является проблема приема и обработки с высокими скоростью и чувствительностью большого количества сигналов, совпадающих по времени, что ограничивает их применение в аппаратуре распознавания сигналов.
Из известных устройств, которые могут обеспечить полный комплекс параметров, необходимых для быстрого распознавания сигналов, наиболее перспективным является формирователь сжатых импульсов, реализованный в приемнике со сжатием импульсов. (В.И. Щербак, И.И. Водянин. Приемные устройства систем радиоэлектронной борьбы. «Зарубежная радиоэлектроника», №5. 1987 г., стр. 53-54, прототип). Выбранный в качестве прототипа, формирователь содержит смеситель, на один вход которого поступает принятый сигнал СВЧ, другой вход связан с выходом гетеродина, а выход смесителя через фильтр сжатия подключен к амплитудному детектору. Выходной сигнал этого устройства представляет собой сжатый во времени видеоимпульс (Фурье - преобразование временной выборки входного радиосигнала), положение которого на временной оси координат относительно начала модулирующего сигнала гетеродина зависит от несущей частоты входного радиосигнала, а длительность - от ширины спектра его временной выборки.
Недостатками известного устройства являются ограниченные возможности из-за сравнительно узкой мгновенной полосы рабочих частот приема, а также значительные погрешности в определении частоты и ширины спектра принятого сигнала при изменении температуры окружающей среды.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение возможностей и повышение точности определения частоты и ширины спектра принятых радиосигналов
Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемого устройства в составе аппаратуры радионаблюдения, состоит в расширении мгновенной полосы рабочих частот до величины, равной ожидаемой полосе перестройки несущей частоты контролируемого радиоэлектронного средства, и сохранение высокой точности определения частоты и ширины спектра принятых радиосигналов в условиях эксплуатации станции радионаблюдения.
Указанный технический результат достигается тем, что в формирователь сжатых импульсов, содержащий канал сжатия, включающий смеситель, у которого первый вход связан с входом формирователя, второй - с гетеродином, а выход через фильтр сжатия подключен к детектору, связанному с выходом формирователя, согласно полезной модели, дополнительно включены три канала сжатия, идентичных первому каналу, высокочастотный переключатель, синтезатор сигнала калибровки, частотно-избирательный разветвитель, устройство формирования линейно-частотно-модулированного сигнала гетеродина, при этом каждый канал дополнительно включает последовательно соединенные первый усилитель, первый полосовой фильтр подключенный к первому входу смесителя, который соединен с гетеродином через дополнительно введенные первый делитель мощности, второй полосовой фильтр, второй усилитель и дополнительный смеситель, соединенные последовательно, при этом второй выход первого делителя мощности подключен к дополнительному детектору, а входы первых усилителей каналов подключены к соответствующим выходам частотно-избирательного разветвителя, который через переключатель связан с входом формирователя, а также с синтезатором сигнала калибровки, устройство формирования линейно-частотно-модулированного сигнала гетеродина включает последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, формирователь коротких импульсов, фильтр расширения, регулируемый усилитель и второй делитель мощности, выходы которого подключены к входам дополнительных смесителей каналов сжатия, при этом к входу регулируемого усилителя подключено устройство управления, к входам которого подключены дополнительные детекторы каналов сжатия, а второй выход является выходом сигнала автоконтроля формирователя.
При этом в качестве фильтра сжатия используется дисперсионная акустическая линия задержки ФАГ-51 ЯКНИ.468844.002.
Кроме того, в качестве фильтра расширения используется дисперсионная акустическая линия задержки ФАГ-51 ЯКНИ.468844.002.
Использование четырех каналов сжатия позволяет значительно расширить мгновенную полосу рабочих частот, поскольку используемая в формирователе в качестве фильтра сжатия отечественная дисперсионная акустическая линия задержки (ДАЛЗ) ФАГ-51 ЯКНИ.468844.002 имеет полосу рабочих частот 180 МГц при длительности импульсной характеристики 1 мкс.
Включение общего для каналов сжатия устройства формирования линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала гетеродина обеспечивает возможность использования ДАЛЗ ФАГ-51 в качестве фильтра расширения при пассивном способе формировании общего для всех каналов исходного ЛЧМ колебания для дальнейшего образования канальных гетеродинных сигналов путем инверсного преобразования закона изменения частоты с помощью канальных гетеродинов и дополнительных смесителей. Это позволяет избежать необходимости разработки фильтра расширения и тем самым снизить стоимость ФСИ.
Включение в состав формирователя синтезатора сигнала калибровки (ССК) позволяет использовать предлагаемое устройство в любых климатических условиях путем компенсации изменения времени задержки радиосигнала в ДАЛЗ при изменении температуры окружающей среды, что исключает ошибки при определении временного положения сжатого импульса и его длительности, и, соответственно, сохраняет точность определения частоты принятых радиосигналов и ширины их спектра.
Использование в качестве фильтров сжатия и расширения отечественной дисперсионной акустической линии задержки значительно удешевляет стоимость формирователя сжатых импульсов.
Совокупность отличительных признаков описываемого устройства обеспечивает достижение поставленной задачи.
Сравнение прототипа с заявляемым техническим решением показало, что указанные выше признаки являются отличительными, в связи, с чем заявляемое устройство соответствует критерию «новизны».
На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого формирователя сжатых импульсов ФСИ.
Формирователь сжатых импульсов ФСИ содержит высокочастотный переключатель 1, синтезатор сигнала калибровки ССК 2, частотно-избирательный разветвитель ЧИР 3, четыре канала сжатия (Каналы 1, 2, 3, 4), устройство формирования линейно- частотно- модулированного сигнала гетеродина. Входы каналов через соответствующие выходы частотно-избирательного разветвителя 3 и через высокочастотный переключатель 1 подключены к входу формирователя и к синтезатору сигнала калибровки 2. Каждый канал сжатия включает последовательно соединенные первый усилитель высокой частоты 4, первый полосовой фильтр 5, смеситель 6, фильтр сжатия 7 и логарифмический детектор 8, подключенный к выходу формирователя. Ко второму входу смесителя 6 подключены последовательно соединенные первый делитель мощности 9, второй полосовой фильтр 10, второй усилитель высокой частоты 11, дополнительный смеситель 12 и гетеродин 13. Ко второму выходу первого делителя мощности 9 подключен дополнительный детектор 14. Устройство формирования линейно-частотно-модулированного сигнала гетеродина содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов 15, формирователь коротких импульсов 16, фильтр расширения 17, регулируемый усилитель 18 и второй делитель мощности 19, выходы которого подключены к входам дополнительных смесителей 12 каналов сжатия. Ко второму входу регулируемого усилителя 18 подключено устройство управления 20. Дополнительные детекторы 14 всех каналов сжатия подключены к соответствующим входам устройства управления 20, который вторым выходом подключен к выходу сигнала автоконтроля.
В качестве фильтра сжатия 7 и фильтра расширения 17 используется дисперсионная акустическая линия задержки (ДАЛЗ) ФАГ-51 ЯКНИ.468844.002. ДАЛЗ имеет полосу рабочих частот 180 МГц при длительности импульсной характеристики 1 мкс.
Формирователь сжатых импульсов ФСИ работает следующим образом.
Поступивший на вход ФСИ сигнал в широкой полосе рабочих частот через переключатель 1 попадает на вход частотно-избирательного разветвителя ЧИР 3, где распределяется на четыре канала, и поступает в канал, полоса рабочих частот которого соответствует частоте входного сигнала. С выхода ЧИР 3 сигнал проходит через первый усилитель высокой частоты 4, первый полосовой фильтр 5 и поступает на сигнальный вход первого смесителя 6. На гетеродинный вход первого смесителя 6 подается линейно- частотно- модулированное колебание, формирование которого происходит следующим образом. С выхода генератора тактовых импульсов 15 импульсы тактовой частоты с периодом повторения, равным длительности импульсной характеристики используемой ДАЛЗ, поступают на формирователь коротких импульсов ФКИ 16. ФКИ формирует последовательность видеоимпульсов с длительностью, приблизительно равной 1 не. Попадая на фильтр расширения 17, видеоимпульс возбуждает акустические колебания в кристалле ДАЛЗ, которые преобразуются в радиочастотный ЛЧМ сигнал с отрицательным законом изменения частоты. Далее полученный радиосигнал усиливается с помощью регулируемого усилителя 18, вторым делителем мощности 19 разветвляется на четыре канала и поступает на сигнальный вход дополнительного смесителя 12. На гетеродинный вход дополнительного смесителя 12 подается сигнал на своей для каждого канала сжатия фиксированной частоте от гетеродина 13. Преобразованный сигнал на выходе смесителя 12, представляющий собой разность частот гетеродина и ЛЧМ радиосигнала с инверсным, положительным законом изменения частоты относительно исходного ЛЧМ сигнала, усиливается с помощью второго усилителя 11 высокой частоты и селектируется вторым полосовым фильтром 10 от побочных составляющих. Далее сформированный сигнал ЛЧМ гетеродина проходит через первый делитель мощности 9 и с одного из его выходов поступает на первый смеситель 6. Сигнал промежуточной частоты с выхода первого смесителя 6, представляющий собой промодулированный сигналом ЛЧМ гетеродина входной сигнал ФСИ, поступает на фильтр сжатия 7, с помощью которого происходит его преобразование в сжатый радиоимпульс. С выхода фильтра сжатия 9 сжатый радиоимпульс, основной лепесток которого может иметь длительность от нескольких наносекунд до десятков наносекунд, поступает на вход логарифмического детектора 8. В логарифмическом детекторе 8 сжатый радиоимпульс детектируется, полученный при этом видеоимпульс усиливается и поступает на соответствующий каналу выход ФСИ.
Для уменьшения уровня паразитных составляющих в спектре сигнала ЛЧМ гетеродина и влияния температуры окружающей среды выбран линейный режим работы усилителя 11 с автоматической стабилизацией уровня мощности на входе смесителя 6. Со второго выхода делителя мощности 9 сигнал ЛЧМ гетеродина поступает на дополнительный детектор 14, детектируется и в виде сигнала контроля СК, например СК1 для первого канала, направляется в устройство управления 20, в котором компаратор сравнивает его с опорным уровнем и формирует сигнал ошибки. Полученный сигнал ошибки управляет регулируемым усилителем 18, изменяя его коэффициент усиления, до момента очередного срабатывая компаратора в устройстве управления 20.
Переключатель 1 на входе формирователя предназначен для подключения каналов сжатия по командам либо к входному разъему ФСИ, либо к синтезатору сигнала калибровки ССК 2.
ССК 2 предназначен для проведения калибровки ФСИ при изменении температуры окружающей среды, которое влияет на время задержки импульса в ДАЛЗ, что приводит к ошибке при определении временного положения сжатого импульса и его длительности, и следовательно, к ошибке в определении частоты принятого радиосигнала и ширины его спектра.
В зависимости от частоты входного радиосигнала временное положение сжатого импульса относительно тактового импульса изменяется в определенном временном интервале, равном примерно периоду перестройки ЛЧМ гетеродина.
Предлагаемый ФСИ может использоваться как самостоятельно, так и во второй ступени многоканального с преобразованием частоты приемника определения частотно-временных параметров принятых радиосигналов, что позволяет существенно расширить полосу рабочих частот последнего. При этом возможен как поисковый по частоте режим работы приемника с мгновенной полосой частот анализа, определяемой ФСИ, при сохранении высокой чувствительности, так и беспоисковый по частоте режим с требуемым расширением мгновенной полосы частот анализа, (аналог матричного с преобразованием частоты приемника).
Предложенная полезная модель обеспечивает широкую мгновенную полосу рабочих частот приемника, в котором он используется, при обеспечении высокой точности определения частоты и ширины спектра в большом интервале температур окружающей среды. В ее конструкции используются отечественные комплектующие изделия. В частности, в качестве фильтров сжатия и расширения используются дисперсионные акустические линии задержки ФАГ-51 ЯКНИ.468844.002, которые значительно дешевле западных аналогов и не уступают им по качеству.
Функциональность формирователя можно дополнительно повысить за счет наращивания количества каналов сжатия до требуемого, исходя из условий конкретной задачи.
1 - высокочастотный переключатель;
2 - синтезатор сигнала калибровки;
3 - частотно-избирательный разветвитель;
4 - первый усилитель высокой частоты;
5 - первый полосовой фильтр;
6 - смеситель;
7 - фильтр сжатия;
8 - детектор;
9 - первый делитель мощности;
10 - второй полосовой фильтр;
11 - второй усилитель высокой частоты;
12 - дополнительный смеситель;
13 - гетеродин;
14 - дополнительный детектор;
15 - генератор тактовых импульсов;
16 - формирователь коротких импульсов;
17 - фильтр расширения;
18 - регулируемый усилитель;
19 - второй делитель мощности;
20 - устройство управления.