УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ШУМА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ПРИЕМНИКОВ

Предлагаемое устройство относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным приемникам, и может быть использовано для стабилизации мощности шума на выходе различных радиотехнических систем.
В радиолокации для измерения угловых координат используются парциальные приемные каналы в угломестной плоскости. Точность измерения угловых координат зависит от идентичности амплитудно-фазовых характеристик парциальных приемных каналов.
Идентичность характеристик приемных каналов зависит от разброса коэффициентов усиления парциальных приемных каналов, их фазовых ошибок.
Для обеспечения высокой точности идентичности и стабильности амплитудно-фазовых характеристик парциальных приемных каналов вводится коррекция межканального рассогласования.
В связи с тем, что изменение параметров парциальных приемных каналов происходит медленно, коррекция межканального рассогласования осуществляется во время «молчания» работы РЛС, т.е. при отсутствии излучения.
В это время проводят функциональный контроль и коррекцию приемных каналов с использованием эталонного пилот-сигнала.
Известны устройства для коррекции многоканального рассогласования приемных каналов [1, 2]. Они различаются способами введения эталонных сигналов на входы приемных каналов.
Наиболее часто стабилизация мощности шумов на выходе приемного канала осуществляется с использованием схемы шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ).
Известны схемы ШАРУ, используемые в радиолокации для стабилизации мощности шума в приемных каналах [1,3].
Из известных устройств для стабилизации мощности шума радиолокационных приемников наиболее близким по технической сущности и выполняемой функции является устройство, использованное в радиолокационной станции (РЛС) «Гамма-C1», разработанной в ОАО «ВНИИРТ», прошедшей испытания и принятой к серийному изготовлению, принятое за прототип. РЛС «Гамма-С1» защищена патентом №49285 [4].
Указанное устройство содержит схему ШАРУ, включающую в себя аттенюатор, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), схему оценки стандартного отклонения, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и преобразователь.
Структурная схема прототипа приведена на фиг.1.
Такое устройство имеет недостатки:
- собственные шумы приемного канала имеют в своем составе «паразитные» составляющие, обусловленные различными помехами. Особенно это сказывается при малых значениях собственных шумов на выходе приемного канала, что приводит к снижению чувствительности РЛС;
- разброс усиления шумов приемных каналов снижает точность измерения угловых координат, что приводит к ошибке определения положения объекта.
Сущность предлагаемого устройства для стабилизации мощности шума на выходе радиолокационных приемников заключается в том, что оно содержит схему шумовой автоматической регулировки усиления, включающую в себя аттенюатор, УПЧ, фазовый детектор, АЦП, схему оценки стандартного отклонения, ПЗУ и преобразователь, выходы которого подключены к аттенюатору. Выход аттенюатора подключен через последовательно соединенные УПЧ и фазовый детектор к АЦП, выходы
которого подключены к схеме оценки стандартного отклонения, выход которой подключен через ПЗУ к преобразователю.
Отличается тем, что оно дополнительно содержит схему шумовой автоматической регулировки усиления, включающую в себя аттенюатор, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, схему оценки стандартного отклонения, нормировщик, вычислитель весовых коэффициентов, вычислитель ошибок рассогласования, усреднитель, постоянное запоминающее устройство и преобразователь, выходы которого подключены к аттенюатору, причем выход аттенюатора через последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор - к аналого-цифровому преобразователю, выходы которого подключены к соответствующим входам оперативного запоминающего устройства, при этом два выхода нормировщика подключены к вычислителю весовых коэффициентов, два его входа - к соответствующим выходам оперативного запоминающего устройства и два - к схеме оценки стандартного отклонения, входы которой - к соответствующим выходам оперативного запоминающего устройства, причем два других входа вычислителя весовых коэффициентов подключены к соответствующим выходам оперативного запоминающего устройства, а его выходы - к вычислителю ошибок рассогласования, другие входы которого подключены к соответствующим выходам оперативного запоминающего устройства, причем выходы вычислителя ошибок рассогласования через последовательно соединенные усреднитель и постоянное запоминающее устройство - к преобразователю, а другие выходы основного аналого-цифрового преобразователя подключены к соответствующим входам оперативного запоминающего устройства.
Включение дополнительной схемы шумовой автоматической регулировки усиления повышает чувствительность РЛС и точность определения положения объекта.
Структурная схема предлагаемого устройства для стабилизации мощности шума радиолокационных приемников приведена на фиг.2.
Предлагаемое устройство содержит: аттенюатор - 1, УПЧ - 2, фазовый детектор - 3, АЦП - 4, схему оценки стандартного отклонения - 5, ПЗУ - 6, преобразователь - 7, дополнительный аттенюатор - 8, дополнительный УПЧ - 9, дополнительный фазовый детектор - 10, дополнительный АЦП - 11, оперативное запоминающее устройство - 12, дополнительную схему оценки стандартного отклонения - 13, нормировщик - 14, вычислитель весовых коэффициентов - 15, вычислитель ошибок рассогласования - 16, усреднитель - 17, дополнительное ПЗУ - 18 и дополнительный преобразователь - 19.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство начинает работать в служебной зоне с поступления импульса начала работы. С поступления импульса начала работы в устройстве управления вырабатываются сигналы, обеспечивающие работу всего устройства в заданном режиме.
Работа предлагаемого устройства (фиг.2) состоит из двух этапов.
На первом этапе осуществляют регулировку основного канала. За основной канал выбирают один из парциальных каналов, как правило - нижний канал.
На втором этапе осуществляют подстройку других каналов к основному.
Работа устройства на первом этапе заключается в следующем.
Аналоговые сигналы основного и дополнительного (регулируемого) каналов проходят соответственно через аттенюаторы 1 и 8, УПЧ 2 и 9, фазовые детекторы 3 и 10, АЦП 4 и 11. В АЦП 4 и 11 аналоговые сигналы
преобразуются в цифровой код и поступают на клеммы 1, 2 и 13, 14 ОЗУ 12. Одновременно цифровые сигналы с основного АЦП 4 поступают через схему оценки стандартного отклонения 5 на ПЗУ 6, где происходит сравнение полученного сигнала с эталонным, величина которого определяется заданным значением выходного сигнала.
Если поступивший в ПЗУ 6 сигнал больше эталонного сигнала, то получают сигнал ошибки, который поступает в преобразователь 7, где преобразуется в код. С преобразователя 7 сигнал ошибки поступает в аттенюатор 1. В аттенюаторе 1 устанавливается значение сигнала, соответствующее меньшему усилению. В случае, если поступивший в ПЗУ 6 сигнал меньше эталонного сигнала, то в аттенюаторе 1 устанавливается значение сигнала, соответствующее большему усилению.
На этом первый этап работы устройства заканчивается.
На втором этапе работы устройства сигналы с выхода дополнительного АЦП 11 поступают на клеммы 13, 14 ОЗУ 12. Одновременно на клеммы 1, 2 ОЗУ 12 поступают сигналы с основного АЦП 4. С клемм 9, 10 ОЗУ 12 сигналы поступают на схему оценки стандартного отклонения 13, с выхода которой поступают на нормировщик 14, куда одновременно поступают сигналы с клемм 11, 12 ОЗУ 12. В нормировщике 14 поступающие сигналы путем умножения нормируются. Из нормировщика 14 сигналы поступают в вычислитель весовых коэффициентов 15. С клемм 7,8 ОЗУ 12 в вычислитель весовых коэффициентов 15 поступают и сигналы основного канала.
Из вычислителя весовых коэффициентов 15 обработанные для каждой квадратуры сигналы поступают в вычислитель ошибок рассогласования 16. Одновременно на вычислитель ошибок рассогласования 16 поступают с клемм 3, 4 ОЗУ 12 сигналы основного канала, а с клемм 5, 6 ОЗУ 12 - сигналы дополнительного канала. С вычислителя ошибок рассогласования 16 сигналы поступают в усреднитель 17, где происходит усреднение сигналов ошибок за N отсчетов. Усредненный сигнал ошибок поступает в
ОЗУ 18. В ОЗУ 18 вырабатывается усредненный сигнал ошибки, который поступает на преобразователь 19. В преобразователе 19 вырабатывается код управления, который регулирует усиление с помощью аттенюатора 8.
На этом второй этап работы устройства заканчивается.
Предлагаемое устройство было промоделировано для двух сигналов. Моделирование дало положительные результаты. Принято решение использовать в новых разработках.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.
1. В.А.Лихарев. Цифровые методы и устройства в радиолокации. М. «Советское радио», 1973, стр.164.
2. Р.А.Маидиго, Т.У.Миллер, Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. М. «Радио и связь», 1988.
3. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. М.А.Соколова, Устройства ШАРУ, М. «Высшая школа», 1984, стр.278.
4. Патент №49285.