РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована в корабельных (судовых) или наземных радиолокационных станциях (РЛС), предназначенных для обнаружения надводных и береговых целей и измерения их координат.
3
В настоящее время в судовых РЛС, предназначенных для обнаружения надводных и береговых целей, используются простые импульсные сигналы с высокой скважностью (Q≅10) и сравнительно высокой импульсной мощностью (единицы и десятки киловатт в импульсе), построенные по некогерентной схеме - с передатчиком на основе магнетронного генератора и приемником супергетеродинного типа с местным гетеродином на основе отражательного клистрона, частота колебаний которого подстраивается вручную или с помощью схемы автоматической подстройки частоты (АПЧ) (см., например, [1], стр.95-105). Недостатком такой РЛС является низкая помехозащищенность по отношению к естественным и организованным радиопомехам, связанная как с невысокой скрытностью зондирующих сигналов, так и с невозможностью быстрой перестройки параметров, прежде всего, несущей частоты, а также - с невозможностью организации режима работы с высокой когерентностью.
Известна другая РЛС по патенту США №4.338.604, МПК GO 1 S 13/24, публикация 06.07.82 [2]. РЛС использует сигналы с внутриимпульсной фазовой манипуляцией (ФМ-сигналы) с существенно меньшей скважностью, чем импульсные, при меньшей импульсной мощности и той же энергии импульса и допускает перестройку несущей частоты от импульса к импульсу по случайному закону в широком диапазоне. Она построена по когерентному принципу и содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник и выходное устройство отображения, причем передатчик выполнен на основе последовательно соединенных возбудителя, фазового манипулятора и усилителя мощности, управляемых блоком перестройки частоты, генератором кодов и импульсным модулятором соответственно, а приемник содержит усилитель высокой частоты, декодирующее устройство, первый смеситель и второй смеситель (фазовый детектор), причем блок перестройки частоты подключен к управляющему входу возбудителя, генератор кодов соединен с управляющими входами фазового манипулятора и декодирующего устройства, выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, а выход опорной частоты возбудителя
- со входом опорной частоты фазового детектора.
И
Благодаря применению сложных ФМ-сигналов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу эта РЛС обладает более высокой помехозащищенностью и скрытностью. Однако, недостатком данной РЛС является введение устройства сжатия ФМ - сигналов ("декодирующего устройства") в приемник и включение его непосредственно за усилителем высокой частоты, так что сжатие ФМ-сигналов в прототипе выполняется на частоте принимаемых сигналов, это ограничивает возможности его реализации сравнительно малыми длительностями сложных сигналов (до 10÷15 мкс). Другим недостатком данной РЛС, который также не позволяет использовать ФМ-сигналы с большими длительностями импульсов T, является отсутствие учета как скорости корабля - носителя РЛС, так и скоростей обнаруживаемых надводных целей. Между тем, как известно, взаимное передвижение РЛС и цели по линии, их соединяющей, приводит к смещению частоты принимаемых сигналов на частоту Допплера
r
где V - радиальная поставляющая скорости цели относительно РЛС,
λ - длина волны,
f - несущая частота,
c - скорость света
Далее, устройство сжатия ФМ-сигналов, независимо от его реализации обладает частотной избирательностью по частоте Допплера, частотная характеристика его имеет вид
(см., например, [4], стр.103, табл.4.1)
а полуширина полосы по уровню 0,7 составляет
Поэтому, если, например, РЛС расположена на борту корабля, развивающего скорость до 60 узлов относительно цели (30 м/с, то есть 108 км/ч), то соответствующее допплеровское смещение несущей частоты отраженных сигналов при несущей частоте
∂o
f=15 Ггц составляет F≅3 кГц, для того, чтобы при таком смещении частоты принимаемые сигналы попали в полосу частот устройства сжатия, длительность применяемых ФМ-сигналов не должна превосходить
Аналогичная ситуация имеет место при обнаружении сигналов от целей, движущихся относительно Земли с достаточно высокой скоростью, с помощью РЛС, установленной на борту неподвижного носителя и т.п.
И
Таким образом, необходимость обнаружения радиолокационных сигналов от целей, движущихся относительно РЛС с высокой скоростью, заставляет ограничивать длительность T зондирующих сигналов в РЛС-аналоге, то есть не позволяет обеспечить достаточное уменьшение скважности Q, а, следовательно, повышение скрытности.
ц
И
4
2
Наконец, следует отметить, что в РЛС-аналоге не предусмотрена возможность - с целью дальнейшего повышения скрытности излучения - снижения мощности зондирующих сигналов при обнаружении сигналов от близко расположенных или сильно отражающих целей (то есть целей с большой эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР), например, σ>10 м), при одновременном необходимом уменьшении длительности зондирующих сигналов Т по мере уменьшения дальности R до обнаруживаемых целей в соответствии с очевидным соотношением
а также перехода в пассивный режим работы РЛС при обнаружении целей, являющихся одновременно активными источниками радиоизлучений (ИР).
Наиболее близкой по технической сущности и выбранной в качестве прототипа является радиолокационная станция по патенту РФ №2124221, МПК G 01 S 13/42, публикация 27.12.98 ([3]).
РЛС-прототип содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник эхосигналов, причем передатчик содержит последовательно соединенные блок перестройки частоты, возбудитель, фазовый манипулятор и усилитель
мощности, а также генератор кодов фазовой манипуляции и импульсный модулятор, а приемник эхосигналов содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и блок фазовых детекторов, первый и второй квадратурные выходы которого подключены к соответствующим входам блока видеоусилителей, а также блок вторичной обработки и отображения информации, причем выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, выходы генератора кодов фазовой манипуляции и импульсного модулятора соединены, соответственно с управляющими входами фазового манипулятора и усилителя мощности, выход синхроимпульсов частоты повторения синхронизатора соединен с управляющими входами импульсного модулятора и генератора кодов фазовой манипуляции, выход тактовых импульсов синхронизатора соединен со вторым входом - тактовых импульсов - генератора кодов фазовой манипуляции, а выход кода углового положения антенны соединен с информационным входом блока вторичной обработки и отображения информации, последовательно соединенные приемник радиоизлучений и блок обнаружения и измерения, последовательно соединенные блок управления, преобразователь "код-частота" и блок смещения частоты, а также блок внутрипериодной обработки, причем выход опорной частоты возбудителя соединен со входом опорной частоты блока фазовых детекторов через блок смещения частоты, информационные входы блока управления соединены, соответственно, первый - с информационным выходом блока перестройки частоты, четвертый - с выходом кода углового положения антенны, а второй и третий являются входом ввода собственной скорости носителя радиолокационной станции и входом установки скорости обнаруживаемой цели, соответственно, выходы управляющих сигналов блока управления соединены, соответственно, второй - со входом управления мощностью усилителя мощности, третий - с объединенными входом синхронизатора и входом управления полосой блока видеоусилителей, четвертый - со входом управления приводом (Упр. прив.) антенны, пятый - с объединенными входами коммутации частотных каналов блока вторичной обработки и отображения и блока обнаружения и измерения, а шестой - со входом коммутации (Комм.) антенны, первый и второй квадратурные выходы блока видеоусилителей соединены с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки, выход сигналов которого подключен к первому сигнальному входу блока вторичной обработки и отображения информации, ко второму сигнальному входу которого подключен выход блока обнаружения и измерения, сигнальный вход приемника радиоизлучений
соединен с выходом сигналов радиоизлучений (Сигн. радиоизл.) антенны, выход генератора кодов фазовой манипуляции соединен также со входом кодов блока внутрипериодной обработки, а выходы синхроимпульсов частоты повторения и импульсов тактовой частоты синхронизатора соединены также с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки и блока вторичной обработки и отображения
В РЛС осуществляется пассивный режим работы - обнаружение ИР, затем излучение зондирующих сигналов с малой скважностью и малой импульсной мощностью с внутриимпульсной ФМ с регулировкой мощности и длительности импульсов, с обработкой принимаемых ФМ - сигналов на видеочастоте в квадратурных каналах, компенсация допплеровского смещения частоты, возникающего вследствие собственной скорости носителя РЛС в направлениях на наблюдаемые цели, и поиск по частоте Допплера для обнаружения скоростных целей.
Недостатком прототипа является низкая разрешающая способность сигналов по несущей частоте в блоках частотной селекции приемника радиоизлучений, представляющих собой наборы СВЧ фильтров ("гребенки фильтров"). Низкая разрешающая способность обусловлена тем, что разрешающая способность определяется дискретностью полос пропуская фильтров.. Это приводит к ошибкам определения типов ИР и классов их носителей, а также недостатком прототипа является также возможнее ошибки в определении пеленга на ИР из-за невозможности отличить ситуацию, когда фон или боковой лепесток диаграммы направленности своей антенны совпадает с главным лепестком диаграммы направленности антенны ИР и ситуации когда главный лепесток диаграммы направленности своей антенны совпадает с фоном или боковым лепестком диаграммы направленности антенны ИР.
Задачей полезной модели является повышение разрешающей способности.
Сущность полезной модели заключается в том, что в РЛС, содержащую последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник эхосигналов, причем передатчик содержит последовательно соединенные блок перестройки частоты, возбудитель, фазовый манипулятор и усилитель мощности, а также генератор кодов фазовой манипуляции и импульсный модулятор, а приемник эхосигналов содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и блок фазовых детекторов, первый и второй квадратурные выходы которого подключены к соответствующим входам блока видеоусилителей, а также
блок вторичной обработки и отображения информации, причем выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, выход генератора кодов фазовой манипуляции и выход импульсного модулятора соединены, соответственно с управляющими входами фазового манипулятора и усилителя мощности, выход синхроимпульсов частоты повторения синхронизатора соединен с управляющими входами импульсного модулятора и генератора кодов фазовой манипуляции, выход тактовых импульсов синхронизатора соединен со вторым входом - тактовых импульсов - генератора кодов фазовой манипуляции, а выход кода углового положения антенны соединен с информационным входом блока вторичной обработки и отображения информации, последовательно соединенные приемник радиоизлучений и блок обнаружения и измерения, последовательно соединенные блок управления, преобразователь "код-частота" и блок смещения частоты, а также блок внутрипериодной обработки, причем выход опорной частоты возбудителя соединен со входом опорной частоты блока фазовых детекторов через блок смещения частоты, информационные входы блока управления соединены, соответственно, первый - с информационным выходом блока перестройки частоты, четвертый - с выходом кода углового положения антенны, а второй и третий являются входом ввода собственной скорости носителя радиолокационной станции и входом установки скорости обнаруживаемой цели, соответственно, выходы управляющих сигналов блока управления соединены, соответственно, второй - со входом управления мощностью усилителя мощности, третий - с объединенными входом синхронизатора и входом управления полосой блока видеоусилителей, четвертый - со входом управления приводом антенны, пятый - с входом коммутации частотных каналов блока вторичной обработки и отображения и управляющим входом блока обнаружения и измерения, а шестой - со входом коммутации антенны, первый и второй квадратурные выходы блока видеоусилителей соединены с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки, выход сигналов которого подключен к первому сигнальному входу блока вторичной обработки и отображения информации, ко второму сигнальному входу которого подключен выход блока обнаружения и измерения, сигнальный вход приемника радиоизлучений соединен с выходом сигналов радиоизлучений антенны, выход генератора кодов фазовой манипуляции соединен также со входом кодов блока внутрипериодной обработки, а выходы синхроимпульсов частоты повторения и импульсов тактовой частоты синхронизатора соединены также с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки и блока вторичной обработки и
отображения, дополнительно введены вспомогательное антенное устройство пассивного канала, вспомогательный приемник пассивного канала, выходы которого соединены с вторым входом блока отображения и измерения, устройство селекции и измерения несущей частоты, второй вход - управляющий вход - которого соединен с соответствующими разрядами седьмого выхода блока управления, а первых вход - сигнальный вход - соединен с выходом сигналов радиоизлучений антенны, а первый выход устройства селекции и измерения несущей частоты соединен с вторым входом приемника радиоизлучений, а второй выход устройства селекции и измерения несущей частоты соединен с третьим входом блока обнаружения и измерения.
Сущность полезной модели поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - структурная схема РЛС;
фиг.2 - структурная схема антенны;
фиг.3 - структурная схема усилителя мощности;
фиг.4 - структурная схема возбудителя;
фиг.5 - структурная схема блока перестройки частоты;
фиг.6 - структурная схема блока внутрипериодной обработки;
фиг.7 - структурная схема приемника радиоизлучений;
фиг.8 - структурная схема блока обнаружения и измерения;
фиг.9 - структурная схема блока вторичной обработки и отображения;
фиг.10 - структурная схема блока управления;
фиг.11 - осциллограммы управляющих сигналов на выходах синхронизатора;
фиг.12 - структурная схема синхронизатора;
фиг.13 - структурная схема устройства селекции и измерения несущей частоты;
фиг.14 - структурная схема блока обработки сигналов;
На фиг.1 приняты следующие обозначения:
1 - антенна (А), структурная схема которой представлена на фиг.2;
2 - антенный переключатель (АП), выполняемый в виде ферритового Y-циркулятора;
3 - усилитель мощности (УМ), структурная схема которого представлена на фиг.3;
4 - фазовый манипулятор (ФМ), выполняемый по схеме, приведенной в [2], причем в качестве линий задержки могут использоваться отрезки полоскового волновода, коммутируемые СВЧ-диодами, которые управляются импульсами, поступающими от
генератора 9 кодов фазовой манипуляции (см. ниже), причем при отсутствии управляющих импульсов СВЧ-диоды запираются, чем обеспечивается также и импульсная модуляция СВЧ-колебаний;
5 - возбудитель (В), структурная схема которого представлена на фиг.4;
6 - блок перестройки частоты (БПЧ), структурная схема которого представлена на фиг.5;
7 - синхронизатор (С), структурная схема которого представлена на фиг.12, а на фиг.11 представлены осциллограммы сигналов на его выходах;
8 - импульсный модулятор (ИМ), который может быть реализован по одной из схем, приведенных в [5], стр.103-107, рис.43-45;
9 - генератор кодов (ГК) фазовой манипуляции, который может быть выполнен по схеме, приведенной в [5], стр.421, рис.17;
10 - усилитель высокой частоты (УВЧ), реализуемый в виде транзисторного СВЧ-усилителя;
11 - смеситель (СМ), выполненный в виде балансного смесителя (см. [5], стр.144);
12 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
13 - блок фазовых детекторов (БФД), состоящий из двух идентичных фазовых детекторов, сигнальные входы которых объединены, а входы напряжений опорной частоты соединены через фазовращатель на 90°;
14 - блок видеоусилителей (БВУ), состоящий из двух идентичных параллельно включенных видеоусилителей, полоса пропускания которых может регулироваться например, коммутацией конденсаторов, определяющих частоту среза;
15 - блок внутрипериодной обработки (БВПО), структурная схема которого представлена на фиг.6;
16 - преобразователь "код-частота" (ПКЧ), который может быть выполнен в виде последовательного соединения генератора импульсов, управляемого делителя частоты повторения (на основе счетчика), коэффициент деления которого определяется кодом частоты Допплера, и фильтра нижних частот, выделяющего первую гармонику;
17 - блок смещения частоты (БСЧ), который может быть выполнен на основе смесителя с подавлением зеркального канала (см. [5], стр.144, рис.3в);
18 - приемник радиоизлучений (ПР), структурная схема которого представлена на фиг.7;
19 - блок обнаружения и измерения (БОИ), структурная схема которого представлена на фиг.8;
20 - блок вторичной обработки и отображения (БВОО), структурная схема которого представлена на фиг.9;
21 - блок управления (БУ), структурная схема которого представлена на фиг.10,
92 - вспомогательное антенное устройство пассивного канала,
93 - вспомогательный приемник пассивного канала;
98 - устройство селекции и измерения несущей частоты.
На схеме по фиг.1 последовательно соединены синхронизатор 7, блок 6 перестройки частоты, возбудитель 5, фазовый манипулятор 4, усилитель 3 мощности, антенный переключатель 2 и антенна 1, последовательно соединены усилитель 10 высокой частоты, смеситель 11, усилитель 12 промежуточной частоты, последовательно соединены по двум линиям блок 13 фазовых детекторов, блок 14 видеоусилителей и блок 15 внутрипериодной обработки, причем сигнальный вход блока 13 фазовых детекторов соединен с выходом усилителя 12 промежуточной частоты, а выход блока 15 внутрипериодной обработки подключен к первому сигнальному входу блока 20 вторичной обработки и отображения, выход сигналов радиоизлучений (Сигн. радиоизл.) антенны 1 через последовательно соединенные приемник 18 радиоизлучений и блок 19 обнаружения и измерения соединен со вторым сигнальным входом блока 20 вторичной обработки и отображения, второй выход синхронизатора 7 соединен, соответственно, через импульсный модулятор 8 и генератор 9 кодов фазовой манипуляции с управляющими входами усилителя 3 мощности и фазового манипулятора 4, а также - с третьим входом блока 15 внутрипериодной обработки, объединенным с шестым входом блока 20 вторичной обработки и отображения, четвертый вход блока 15 внутрипериодной обработки, объединенный со вторым входом - тактовой частоты - генератора 9 кодов фазовой манипуляции и пятым входом - тактовой частоты - блока 20 вторичной обработки и отображения подключен к третьему выходу синхронизатора 7, а выход генератора 9 кодов фазовой манипуляции подключен также к пятому входу - кодов - блока 15 внутрипериодной обработки.
Второй выход - гетеродинной частоты - возбудителя 5 подключен к гетеродинному входу смесителя 11, а третий выход - опорной частоты - возбудителя 5 через блок 17 смещения частоты соединен со входом опорной частоты блока 13 фазовых детекторов.
Второй вход - допплеровской частоты - блока 17 смещения частоты через преобразователь 16 "код-частота" соединен с первым выходом - кода допплеровской частоты - блока 21 управления, второй выход - кода мощности - блока 21 управления соединен с третьим - информационным - входом усилителя 3 мощности, третий выход соединен с входом управления синхронизатора 7 и входом блока 14 видеоусилителей, четвертый выход - управления приводом - соединен с входом управления приводом (Упр. прив.) антенны 1, пятый выход - коммутации частотных каналов - соединен с объединенными входами управления блока 19 обнаружения и измерения и четвертым входом блока 20 вторичной обработки и отображения, а шестой выход - сигнала коммутации антенны - подключен ко входу управления коммутацией (Комм.) антенны 1.
Первый вход блока 21 управления подключен к информационному выходу блока 6 перестройки частоты, второй и третий входы - к датчикам собственной скорости носителя РЛС и радиальной скорости цели соответственно, четвертый вход, объединенный с третьим входом блока 20 вторичной обработки и отображения, подключен к выходу кодов углового положения (Код полож.) - антенны 1.
Вспомогательное антенное устройство 92 пассивного канала представляет собой всенаправленную или квазивсенаправленную антенну (быстровращающуюся антенну, обеспечивающую обзор по азимуту в диапазоне 0-360° за время порядка 0.1 с).
Вспомогательный приемник 93 пассивного канала является многоканальным и для каждого частотного канала содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты, блок амплитудных детекторов и блок видеоусилителей.
Выход вспомогательного антенного устройства 92 соединен со входом вспомогательного приемника 93 пассивного канала, выход которого соединен со вторым входом блока 19 обнаружения и измерения.
Второй вход устройства 98 селекции и измерения несущей частоты - управляющий вход - соединен с соответствующими разрядами седьмого выхода блока 21 управления, а первый вход - сигнальный вход - соединен с выходом сигналов радиоизлучений антенны 1, а первый выход устройства 98 селекции и измерения несущей частоты соединен с вторым входом приемника 18 радиоизлучений, а второй выход устройства 18 селекции и измерения несущей частоты соединен с третьим входом блока 19 обнаружения и измерения.
На фиг.2 приняты следующие обозначения:
22 - блок антенн (БА);
23 - антенна активного канала (АА);
1
n
1
n
24, ..., 24 - антенны пассивного канала (АП, ..., АП);
25 - коммутатор (К);
26 - привод антенны (ПА).
1
n
1
n
На схеме по фиг.2 антенна 23 активного канала через коммутатор 25 соединена с сигнальным входом-выходом антенны 1, выходы антенн 24, ..., 24 пассивного канала и соответствующий выход коммутатора 25 образуют выход сигналов радиоизлучений (Сигн. радиоизл.) антенны 1, управляющий вход коммутатора 25 образует вход управления коммутацией (Комм.) антенны 1,. Антенны 23 и 24, ..., 24 объединены механически в блок 22 антенн, который связан кинематически с приводом 26 антенны, информационный выход последнего соединен образует выход кода углового положения антенны 1, а вход управления привода образует вход управления приводом антенны 1.
На фиг.3 приняты следующие обозначения:
1
27 - первый коммутатор (K);
1
28 - предварительный усилитель (У);
2
29 - второй коммутатор (K);
2
30 - выходной усилитель (У);
1
2
31-32 - первый и второй ключевые блоки соответственно (Кл, Кл);
33 - выходной коммутатор (KB).
На схеме по фиг.3 последовательно соединены первый коммутатор 27, предварительный усилитель 28, второй коммутатор 29 и выходной усилитель 30, сигнальный вход первого коммутатора образует первый вход усилителя 3 мощности, второй его вход соответственно через первый и второй ключевые блоки 31, 32 соединен со входами импульсной модуляции предварительного усилителя 28 и выходного усилителя 30, управляющие входы коммутаторов 27, 29, ключевых блоков 31, 32 и выходного коммутатора 33 образуют третий вход усилителя 3 мощности, вторые выходы коммутаторов 27, 29 и выход выходного усилителя 30 подключены, соответственно, к первому, второму и третьему сигнальным входам выходного коммутатора 33, а выход последнего образует выход усилителя 3 мощности.
На фиг.4 приняты следующие обозначения:
1
l
1
l
34, ..., 34 - кварцевые генераторы (КГ, ..., КГ);
1
l
1
l
35, ..., 35 - усилители (УС, ..., УС);
36 - умножитель частоты (Умн);
37 - усилитель колебаний частоты сигнала (УСс);
38 - смеситель (См);
39 - генератор колебаний опорной частоты (ГОЧ);
40 - усилитель колебаний частоты гетеродина (УСг);
41 - усилитель колебаний опорной частоты (УСо).
1
l
1
l
1
l
На схеме по фиг.4 l цепочек из последовательно соединенных кварцевых генераторов 34, ..., 34 и усилителей 35, ..., 35 соединены параллельно, выходы последних объединены, объединенный выход соединен со входом умножителя 36, выход которого соединен со входом усилителя 37 колебаний частоты сигнала, выход которого является первым выходом возбудителя 5, выход умножителя 36 соединен также с со входом смесителя 38, выход последнего соединен с входом усилителя 40 колебаний частоты гетеродина, выход которого является вторым выходом возбудителя 5, а второй вход смесителя соединен с первым выходом генератора 39 колебаний опорной частоты, другой выход которого соединен с выходом усилителя 41 колебаний опорной частоты, выход которого является третьим выходом возбудителя 5, а управляющие входы усилителей 35, ..., 35 образуют первый вход возбудителя 5.
На фиг.5 приняты следующие обозначения:
42 - генератор шумов (ГШ);
43 - усилитель-ограничитель (УО);
44 - счетчик (Сч);
45 - элемент И (И);
46 - регистр (Р);
47 - дешифратор (ДШ).
На схеме по фиг.5 последовательно соединены генератор 42 шумов, усилитель-ограничитель 43, счетчик 44, элемент И 45, регистр 46 и дешифратор 47, выход которого образует первый - управляющий - выход блока 6 перестройки частоты, а вход соединен со вторым - информационным - выходом блока 6 перестройки частоты, второй вход элемента И 45 образует вход блока 6 перестройки частоты.
На фиг.6 приняты следующие обозначения:
1
m
1s
ms
48, ..., 48 - умножители первой (синусной) квадратуры (У, ..., У);
1
m
1с
mc
49, ..., 49 - умножители второй (косинусной) квадратуры (У, ..., У);
S
50 -  сдвиговый регистр первой (синусной) квадратуры (CP);
C
51 - сдвиговый регистр второй (косинусной) квадратуры (СР);
52 - ключевой блок (Кл);
1
m
1s
ms
53, ..., 53 - накапливающие сумматоры первой (синусной) квадратуры (H, ..., H);
1
m
1c
mc
54, ..., 54 - накапливающие сумматоры второй  (косинусной) квадратуры (H, ..., H);
1
m
55, ..., 55 - блоки объединения квадратур.
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
1
m
На схеме по фиг.6 первые входы умножителей 48, ..., 48 первой (синусной квадратуры) соединены с соответствующими разрядами сдвигового регистра 50, выходы этих умножителей через соответствующие накапливающие сумматоры 53, ..., 53 соединены с первыми входами соответствующих блоков 55,..., 55 объединения квадратур, а вторые входы умножителей 48, ..., 48 объединены между собой и соединены с первым сигнальным входом блока 15 внутрипериодной обработки. Аналогично, первые входы умножителей 49, ..., 49 второй (косинусной) квадратуры соединены с соответствующими разрядами сдвигового регистра 51, выходы этих умножителей через накапливающие сумматоры 54, ..., 54 соединены со вторыми входами соответствующих блоков 55, ..., 55 объединения квадратур, а вторые входы умножителей 49, ..., 49 объединены между собой и соединены со вторым сигнальным входом блока 15. Третий вход (синхроимпульсов) блока 15 соединен с объединенными входами установки нуля всех 2m накапливающих сумматоров - 53, ..., 53 и 54, ..., 54, a также - с управляющим входом ключевого блока 52, сигнальный вход последнего является входом 4 (тактовых импульсов) блока 15, а выход подключен к объединенным тактирующим входам сдвиговых регистров 50 и 51, их сигнальные входы также объединены и подключены к пятому входу (кодов фазовой манипуляции) блока 15, а выходы блоков 55, ..., 55 объединения квадратур образуют m-канальный выход блока 15.
На фиг.7 приняты следующие обозначения:
1
n+1
1
n+1
56, ..., 56 - усилители высокой частоты (УВЧ, ..., УВЧ);
1
n+1
1
n+1
57, ..., 57 - блоки частотной селекции (БЧС, ..., БЧС), состоящие из полосовых фильтров с примыкающими друг к другу частотными характеристиками;
1
n+1
1
n+1
58, ..., 58 - блоки амплитудных детекторов (БД, ..., БД);
1
n+1
1
n+1
59, ..., 59 - блоки видеоусилителей (БВУ, ..., БВУ),
1
n+1
94, ..., 94 - управляемые аттенюаторы.
i
i
i
i
1
n+1
1
n+1
На схеме по фиг.7 параллельно соединены n+1 идентичных цепей, состоящих из соединенных последовательно усилителей 56, высокой частоты, блоков 57 частотной селекции, блоков 58 амплитудных детекторов и блоков 59 (i=1, 2, ..., n+1) видеоусилителей каждая. Входы усилителей 56, ..., 56 образует объединенный n+1-канальный вход приемника 18 радиоизлучений, выходы блоков 59, ..., 59 видеоусилителей образуют объединенный M-канальный выход
i
где m - число частотных каналов (фильтров) в i-м частотном диапазоне приемника 18 радиоизлучений.
1
n+1
1
n+1
Управляющие входы блоков 59, ..., 59 видеоусилителей образуют вход управления видеоусилителями приемника 18 радиоизлучений, на который с первого выхода блока 102 обработки сигналов устройства 98 поступают стробы, при отсутствии которых видеоусилители отключены. Усиление сигналов в видеоусилителях блоков 59, ..., 59 видеоусилителей производится только при наличии стробов.
На фиг.8 приняты следующие обозначения:
1
n+1
1
n+1
60, ..., 60 - блоки квантования (БК, ..., БК);
61 - запоминающее устройство (ЗУ);
62 - регистр признаков приема главного лепестка,
1
n+1
1
n+1
95, ..., 95 - блоки квантования вспомогательного пассивного канала, 96, ..., 96 - блоки формирования признаков приема главного лепестка.
1
n+1
1
n+1
1
n+1
1
n+1
1
n+1
На схеме по фиг.8 объединенные многоканальные входы блоков 60, ..., 60 квантования образуют первый М-канальный сигнальный вход блока 19 обнаружения и измерения, выходы блоков 60, ..., 60 квантования соединены с соответствующими входами запоминающего устройства (ЗУ) 61, выход которого образует выход блока 19, а управляющий вход ЗУ 61 является управляющим входом блока 19. Второй сигнальный вход блока 19 обнаружения и измерения образован входами блоков 95, ..., 95 квантования вспомогательного пассивного канала. Выходы блоков 60, ..., 60 квантования также соединены с первыми входами блоков 96, ..., 96 формирования признаков
1
n+1
1
n+1
1
n+1
приема главного лепестка, к вторым входам которых подключены выходы блоков 95, ..., 95 квантования вспомогательного пассивного канала. Блоки 96, ..., 96 формирования признаков приема главного лепестка могут быть выполнены в виде компараторов. Результат сравнения указанные компараторы выдают но соответствующие входы регистра 62 признаков приема главного лепестка, выход которого соединен с входом ЗУ 61. Третий вход блока 19 обнаружения и измерения образован входом ЗУ 61. ЗУ 61 может быть выполнено в виде устройства, содержащего оперативное запоминающее устройство, микропроцессор и адаптеры ввода-вывода. Входы и выходы адаптеров ввода-вывода образуют входы и выходы ЗУ 61. Микропроцессор по командам, поступающих например по последовательному каналу на управляющий вход ЗУ 61 от блока 21 управления обеспечивает управления приемом данных (записью в ЗУ 61) от блоков 60, ..., 60 квантования, от регистра 62 признаков приема главного лепестка, от блока 102 обработки сигналов устройства 98 селекции и измерения несущей частоты, а также выдачей этих данных из ЗУ 61 в блок 20 вторичной обработки и отображения.
На фиг.9 приняты следующие обозначения:
1
m
1
m
63, ..., 63 - амплитудные квантователи (AK, ..., AK);
1
m
1
m
64, ..., 64 - сдвиговые регистры (CP, ..., CP);
1
m
1
m
65, ..., 65 - многовходовые сумматоры (Σ, ..., Σ);
1
66 - первый коммутатор (K);
67 - ключевой блок (Кл);
68 - монитор (М);
69 - счетчик (Сч);
1
70 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);
2
71 - второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);
1
72 - первый дешифратор (ДШ),
2
73 - второй коммутатор (К);
2
74 - второй дешифратор (ДШ);
75 - люминесцентное табло (ЛТ);
3
76 - третий дешифратор (ДШ).
На схеме по фиг.9 первый - сигнальный - m-канальный вход блока 20 вторичной
1
m
1
m
i
i
обработки и отображения через соответствующие амплитудные квантователи 63, ..., 63 соединен поканально с сигнальными входами соответствующих сдвиговых регистров 64, ..., 64 каждый из которых выходами всех своих разрядов соединен с соответствующими входами соответствующего многовходового сумматора 65 (i=1, 2, ..., m), выходы всех m сумматоров 65 (i=1, 2, ..., m) подключены к соответствующим входам первого коммутатора 66, а выход последнего подключен к сигнальному входу монитора 68.
1
m
Тактовые входы всех m сдвиговых регистров 64, ..., 64 объединены и подключены к шестому входу - синхроимпульсов частоты повторения - блока 20, к той же точке подключен также и управляющий вход ключевого блока 67, сигнальный вход которого соединен с пятым входом - импульсов тактовой частоты - блока 20, а выход - с управляющим входом коммутатора 66, а также - через счетчик 69 и первый цифроаналоговый преобразователь 70 - со вторым входом - напряжения вертикальной развертки - монитора 68, третий вход - горизонтальной развертки - которого соединен через второй цифроаналоговый преобразователь 71 с третьим входом - кодов азимута антенны - блока 20, который через третий дешифратор 76 соединен также со входом индикации азимута люминесцентного табло 75.
Второй сигнальный вход блока 20 через первый дешифратор 72 соединен с сигнальным входом второго коммутатора 73, управляющий вход которого через второй дешифратор 74 соединен с четвертым входом - номера частотного канала - блока 20, а многоканальный выход коммутатора 73 соединен поканально с соответствующими входами строк люминесцентного табло 75.
На фиг.10 приняты следующие обозначения:
77 - первое устройство отображения графической информации (УОГИ);
78 - второе УОГИ;
79 - первая электронная панель управления;
80 - вторая электронная панель управления;
81 - первая электронно-вычислительная машина (ЭВМ);
82 - вторая ЭВМ;
83 - третья ЭВМ;
84 - четвертая ЭВМ;
97 - пульт управления.
Первое и второе УОГИ 77 и 78 представляют собой графические дисплеи, обеспечивающие
отображение всех необходимых данных: радиолокационной обстановки, навигационных данных, данных о состоянии и режимах работы РЛС и т.д. Первое и второе УОГИ могут быть выполнены в виде дисплеев на основе жидкокристаллических матриц.
Первая и вторая электронные панели 79 и 80 управления представляют собой панели, содержащие УОГИ и координатно-указательное устройство. На экранах УОГИ выводятся изображения органов управления. В качестве координатно-указательных устройств могут использоваться манипуляторы типа "TrackBall" или "мышь". Координатно-указательные устройства используются для управления курсорами на экранах УОГИ.
Первая, вторая, третья и четвертая ЭВМ 81, 82, 83 и 84 оснащены устройствами ввода-вывода, обеспечивающими прием и посылку данных через входы и выходы блока 21 управления. Первая, вторая, третья и четвертая ЭВМ 81, 82, 83 и 84 соединены каналами связи, например, каналами связи локальной сети и образуют единый вычислительный комплекс.
Первая, вторая, третья и четвертая ЭВМ 81, 82, 83 и 84 выполнены с возможностью осуществления функций блока управления мощностью, блока управления синхронизатором, блока управления антенной, блока опроса частотных каналов, коммутатора режимов и блока управления аттенюаторами. Функции указанных блоков осуществляются программно, при этом через устройства ввода-вывода ЭВМ выдают и принимают соответствующие команды и сигналы через выходы и входы блока 21 управления.
На фиг.11 приняты следующие обозначения:
0
0
П
0
П
0
0
85 - осциллограмма импульсов с длительностью τ, опережающих момент начала зондирующих импульсов на t, с периодом повторения Т, где t≪T, τ≪t - для управления блоком 6 перестройки частоты - на первом выходе синхронизатора 7;
И
П
86 - осциллограмма синхроимпульсов с длительностью T и периодом повторения T - для управления импульсным модулятором 8, генератором 9 кодов фазовой манипуляции, а также - блоками 15 и 20 - на втором выходе синхронизатора;
Т
87 - осциллограмма импульсов тактовой частоты f с периодом повторения
T
и длительностью τ≪Т - для управления генератором 9 кодов фазовой манипуляции, а также - блоками 15 и 20 - на третьем выходе синхронизатора 7.
На фиг.12 приняты следующие обозначения:
88 - генератор тактовых импульсов (ГТИ);
89 - управляемый делитель частоты (УД);
90 - блок RS- триггеров (БТр) с дешифраторами;
91 - формирователь импульсов (ФИ).
На схеме по фиг.12 последовательно соединены генератор 88 тактовых импульсов, управляемый делитель 89 частоты, блок 90 триггеров с дешифраторами и формирователь 91 импульсов, выход которого является первым выходом синхронизатора 7, второй выход блока 90 триггеров образует второй выход синхронизатора 7, вход блока 90 триггеров соединен с выходом управляемого делителя 89 частоты, который соединен также с третьим выходом синхронизатора 7, а управляющий вход управляемого делителя 89 является входом синхронизатора 7.
На фиг.13 приняты следующие обозначения:
1
n+1
1
n+1
108, ..., 108 - усилители высокой частоты (УВЧ, ..., УВЧ);
99 - четвертый коммутатор (К);
100 - транспонатор частоты (ТРЧ);
101 - измеритель мгновенной частоты (ИМЧ);
102 - блок обработки сигналов (БОС).
1
n+1
1
n+1
На схеме по фиг.13 входы усилителей 108, ..., 108 высокой частоты образуют первый вход (n+1)-канального устройства 98 селекции и измерения несущей частоты, выходы усилителей 108, ..., 108 высокой частоты соединены с входами четвертого коммутатора 99, выход которого соединен через транспонатор 100 частоты с входом измерителя 101 мгновенной частоты, выход которого соединен с входом блока 102 обработки сигналов, первый и второй выходы которого являются выходами устройства 98, а второй вход блока 102 является вторым входом устройства 98, третий и четвертый выходы блока 102 обработки сигналов соединены с управляющими входами соответственно транспонатора 100 частоты и четвертого коммутатора 99.
На фиг.14 приняты следующие обозначения:
103 - устройство сравнения кодов;
104 - цифровой сигнальный процессор (ЦСП);
105 -долговременное перепрограммируемое запоминающее устройство;
106 - контроллер последовательных каналов;
107 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦОС);
На схеме по фиг.14 вход устройства 103 сравнения кодов является входом блока 102 обработки сигналов. Устройство 103 сравнения кодов, цифровой сигнальный процессор 104, долговременное перепрограммируемое запоминающее устройство 105, контроллер 106 последовательных каналов соединены между собой посредством системной интерфейсной магистрали. Входы-выходы контроллера 106 последовательных каналов образует соответственно второй вход и второй выход блока 102 обработки сигналов, первый выход которого образован выходом цифро-аналогового преобразователя 107, а третий и четвертый выходы образованы выходами цифрового сигнального процессора 104, цифро-аналоговый преобразователь 107 подключен к цифровому сигнальному процессору 104. Устройство 103 сравнения кодов выполнено на основе микросхемы программируемой логики (программируемой логической матрицы), долговременное перепрограммируемое запоминающее устройство 105 выполнено на основе элементов электроперепрограммируемой памяти (flash-памяти).
В соответствии с рассмотренной структурной схемой (фиг.1) предлагаемая РЛС работает следующим образом.
На первом этапе РЛС работает в пассивном режиме, при этом производится прием и обнаружение радиоизлучений, оценка их интенсивностей и измерение азимутов их источников. В этом режиме по кодовому сигналу, поступающему из блока 21 управления, через второй выход блока 21 на третий вход усилителя 3 мощности (фиг.3), первый коммутатор 27 приводится в положение, при котором сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает непосредственно на первый вход выходного коммутатора 33 и через него - на выход усилителя 3 мощности, а ключевые блоки 31 и 32 размыкают цепи между вторым входом усилителя 3 мощности и входами модуляции усилителей 28 и 30, снимая с них высокое напряжение. Одновременно блок 21 управления выдает сигнал, обеспечивающий переключение антенны 23 активного канала (фиг.2) через коммутатор 25 на первый выход антенны 1, что достигается подачей управляющего сигнала через шестой выход блока 21 управления и второй вход антенны 1 на управляющий вход коммутатора 25. Далее, по сигналу, поступающему через четвертый выход блока 21 и третий вход антенны 1 на привод 26 антенны, производится секторный обзор пространства в горизонтальной плоскости. Сигналы источников радиоизлучений в частотном
1
n
i
i
диапазоне антенн 23 и (или) 24, ..., 24, попадают в соответствующий усилитель 56 высокой частоты приемника 18 радиоизлучений (фиг.7), а затем поступают в соответствующие блока 57 (i=1, 2, ..., n+1) частотной селекции. После усиления и фильтрации по высокой частоте принимаемые сигналы детектируются по амплитуде и усиливаются по видеочастоте в многоканальных блоках 58i детекторов и блоках 59i видеоусилителей, соответственно, и проходят с выхода приемника 18 радиоизлучений на вход блока 19 обнаружения и измерения (фиг.8).
1
n+1
Сигналы радиоизлучений, принятые антенной 1 с многоканального выхода сигналов радиоизлучений поступают на многоканальный вход устройства 98 селекции и измерения несущей частоты, в котором после усиления в усилителях высокой частоты 108, ...., 108 поступают на входы четвертого коммутатора 99,
С седьмого выхода блока 21 управления коды номера диапазона и номера канала, в котором блок 57 частотной селекции не обеспечивает разделение сигналов нескольких радиоизлучений, частоты которых попадают в полосу одного фильтра, поступают на вход котроллера 106 последовательных каналов блока 102 обработки сигналов и далее в цифровой сигнальный процессор 104, с второго выхода цифрового сигнального процессора 104 код диапазона поступает на управляющий вход четвертого коммутатора 99, который в соответствии с этим кодом соединяет свой выход (подключает к транспонатору 100 частоты) со своим входом, соответствующему заданному диапазону. На управляющий вход транспонатора 100 частоты с третьего выхода блока 102 обработки сигналов (со второго входа цифрового сигнального процессора 104) поступает среднее значение диапазона транспонируемых частот (среднее значение частоты выбранного канала), которое цифровой сигнальный процессор 104 получает из долговременного перепрограммируемого запоминающего устройства 105 на основании кодов диапазона и канала, поступивших из блока 21 управления.
Измеритель 101 мгновенной частоты осуществляет измерение частоты транспонированного сигнала и передает код измеренной частоты по двенадцатиразрядному интерфейсу на первый вход блока 102, в котором этот код поступает на вход устройства 103 сравнения кодов. По системной интерфейсной магистрали в устройство 103 сравнения кодов поступает извлеченное из долговременного перепрограммируемого запоминающего устройства 105 значения границ полосы канала в тех же кодах, которые используются измерителем 101 мгновенной частоты. Устройство 103 производит сравнение кодов, поступающих из измерителя 101 мгновенной частоты и кодов границ полосы
1
n+1
1
n+1
1
n+1
1
n+1
канала, получаемых от процессора 104. В результате сравнения определяется находится ли значение частоты, полученное от измерителя 101 в диапазоне данного канала. Если значение находится в данном диапазоне, то вырабатывается сигнал, который передается по системной интерфейсной магистрали в процессор 104 и далее в цифро-аналоговый преобразователь 107, на выходе которого вырабатывается строб, который поступает на второй вход приемника 18 радиоизлучений, который образован соединенными между собой управляющим входами блоков 59, ..., 59 видеоусилителей. В отсутствии стробов видеоусилители блоков 59, ..., 59 видеоусилителей закрыты. Таким образом, с выходов блоков 59, ..., 59 видеоусилителей на входы блоков 60, ..., 60 квантования поступают отселектированные по несущей частоте сигналы от источника радиоизлучения, что позволяет уменьшить ошибки измерения параметров и ошибки определения пеленга. При сужении полосы пропускания частотного канала, границы которой записаны в долговременном перепрограммируемом запоминающем устройстве 105, по команде из блока 21 управления сужается полоса селектируемых сигналов и увеличивается точность измерения параметров и пеленга. Значения кодов частоты, измеренной измерителем 101 мгновенной частоты и попадающей в полосу частот канала из устройства 103 сравнения кодов поступает в цифровой сигнальный процессор 104, где преобразуется в коды частоты принятого сигнала (до транспонации) и через контроллер 106 последовательных каналов поступает на второй выход блока 102 и по соответствующему каналу связи на вход блока 19 обнаружения и измерения, где включается в формуляр источника излучения. При последовательном изменении кодов номера диапазона и кодов полосы частот канала, поступающих из блока 21 управления на второй вход блока 102 обработки сигналов в устройстве 98 производится измерение параметров сигналов всех источников радиоизлучения, принятых антенной 1.
i
i
i
i
Сигналы радиоизлучений, поступающие на вход блока 19 обнаружения и измерения, в каждом из частотных диапазонов поступают по m линиям на соответствующий блок 60 (i=1, 2, ..., n+1) квантователей, который содержит, в свою очередь, m многоуровневых квантователей (по числу каналов частотной селекции в i-м диапазоне). В блоках 60 квантователей происходило обнаружение сигналов - по превышению первого уровня квантования, выбираемого из условия допустимой вероятности ложной тревоги - и оценка их интенсивности - по номеру наибольшего уровня квантования,
превышаемого амплитудой принимаемого сигнала. Далее, эта информация, то есть кодированные значения амплитуды, поступает в ЗУ 61, где записывается в ячейку, адрес которой определяется номерами диапазона и канала частотной селекции в этом диапазоне.
Одновременно производится прием радиоизлучений всенаправленной или квазивсенаправленной антенной вспомогательного антенного устройства 92 пассивного канала. Сигналы от вспомогательного антенного устройства 92 пассивного канала поступают в вспомогательный приемник 93 пассивного канала, который работает аналогично приемнику 18 радиоизлучений.
1
n+1
В блоке 19 обнаружения и измерения во всех частотных каналах происходит сравнение уровней сигналов принятых антенной 1 и приемником 18 радиоизлучений с уровнями сигналов, принятых вспомогательным антенным устройством 92 пассивного канала и вспомогательным приемником 93 пассивного канала. На основании данного сравнения делается вывод о приеме главного или бокового лепестка диаграммы направленности и блоками 96, ..., 96 формирования признаков приема главного лепестка формируются соответствующие признаки, информация о которых также записывается в ЗУ 61.
φ
0,5
φ
При этом чувствительность вспомогательного канала (состоящего из вспомогательного антенного устройства 92 пассивного канала и вспомогательного приемника 93 пассивного канала) выбирается таким образом, чтобы она превышала чувствительность основного канала (состоящего из антенны 1 и приемника 18 радиоизлучений) при приеме боковым лепестком диаграммы направленности, то есть отличаться от чувствительности основного канала не более чем на 15-20 дБ. Считывание информации из ЗУ 61 происходит по сигналу опроса, поступающего с пятого выхода блока 21 управления через второй вход блока 19 обнаружения и измерения на управляющий вход ЗУ 61 периодически, причем период сигналов опроса должен быть существенно меньше времени сканирования одного азимутального направления Т, определяемого шириной диаграммы направленности антенны по азимуту φ и угловой скоростью сканирования ω, то есть .
Информация из ЗУ 61 поступает через выход блока 19 обнаружения и измерения
на второй вход блока 20 вторичной обработки и отображения (фиг.9) в виде кодов интенсивности и попадает через дешифратор 72 на коммутатор 73, управляемый теми же сигналами опроса частотных каналов, приходящими из блока 21 управления (фиг.10) через четвертый вход блока 20 (фиг.9) и дешифратор 74 на вход управления коммутатора 73. Пройдя коммутатор 73, значения интенсивности сигналов радиоизлучения высвечиваются на люминесцентном табло 75 в виде таблицы, номер строки в которой соответствует номеру частотного диапазона и частотного канала в этом диапазоне. В углу таблицы высвечивается соответствующее значение азимута антенны, которое попадает на люминесцентное табло 75 через дешифратор 76 (фиг.9) и третий вход блока 20 со второго выхода антенны 1 (фиг.2).
После обнаружения источников радиоизлучений в пассивном режиме, а также при необходимости, диктуемой тактической задачей, РЛС переходит в активный режим. При этом в блоке 21 управления (фиг.10) выдает сигнал через шестой свой выход и второй вход антенны 1 (фиг.2) на управляющий вход коммутатора 25, что обеспечивает переключение антенны 23 активного канала на первый вход антенны 1. При этом прием радиоизлучений в остальных диапазонах может производиться по-прежнему.
Работа РЛС в активном режиме происходит следующим образом.
ci
Гi
ОП
ci
Гi
П
Возбудитель 5 (фиг.4) передающего устройства генерирует колебания частоты сигнала f, гетеродина f и опорной частоты f, при этом частоты f, f высокостабильны в течение одного периода повторения Т зондирующих импульсов РЛС, но меняются скачком от периода к периоду по случайному закону под действием блока 6 перестройки частоты, принимая одно из i значений (i=1, 2 , ..., l), причем так, что всегда выполняется соотношение
ОП
ci
Гi
f=|f-f|=const
Возбудитель 5 работает следующим образом (фиг.4).
1
l
ki
1
l
1
Кварцевые генераторы 34, ..., 34 генерируют колебания, каждый на своей частоте f. Эти колебания проходят через стробируемые усилители 35, ..., 35 соответственно, из которых в данном периоде повторения открыт только один, именно тот, на управляющий вход которого со входа возбудителя 5 поступает единственный ненулевой разряд параллельного l-разрядного кода, формируемого в блоке перестройки частоты. Эти колебания умножаются по частоте в умножителе 36 на n, и таким образом образуются
ci
1
ki
1
ki
ОП
колебания частоты сигнала f=nf, которые усиливаются усилителем 37 и проходят на первый выход возбудителя 5. Одновременно колебания частоты nf поступают на смеситель 38, на другой вход которого приходят колебания частоты f, генерируемые кварцевым генератором 39 опорной частоты.
После смешения на выходе смесителя образуются колебания частоты гетеродина
Гi
ci
ОП
f=f-f,
ОП
что и обеспечивает выполнение приведенного выше соотношения. С другого выхода генератора 39 опорной частоты колебания частоты f проходят через усилитель 41 колебаний опорной частоты на третий выход возбудителя 5.
ci
Гi
Перестройка частот f и f производится с помощью блока 6 перестройки частоты, работающего следующим образом (фиг.5).
Ш
П
f
f
0
f
f
ci
Гi
Генератор 42 шумов (ГШ), построенный, например, на основе шумового диода, генерирует колебания шумов с шириной спектра Δf, значительно превосходящей частоту повторения F, далее, эти колебания усиливаются и ограничиваются в усилителе-ограничителе 43 и поступают на счетчик 44, который осуществляет счет, например, положительных фронтов по модулю n и имеет, таким образом, n равновероятных состояний. В момент, определяемый импульсами, поступающими через период повторения с первого выхода синхронизатора 7 с упреждением на время t относительно начала следующего зондирующего импульса, показания счетчика 44 через элемент И 45 записываются в регистр 46 и преобразуются в дешифраторе 47 в параллельный код с числом разрядов n, где ненулевым является лишь один из n разрядов, который сохраняется в течение одного периода повторения и определяет значения частот f и f в следующем периоде повторения. Этот код поступает на первый выход блока 6 перестройки частоты и, далее, на вход возбудителя 5. Одновременно код номера несущей частоты в следующем периоде повторения поступает через второй выход блока 6 перестройки частоты на первый вход блока 21 управления (см. ниже).
ci
Колебания частоты сигнала f поступают на фазовый манипулятор 4, где манипулируются по фазе двоичным многоразрядным кодом (с числом разрядов N), формируемым в генераторе 9 кодов фазовой манипуляции, усиливаются по мощности в
усилителе 3 мощности, формирующем зондирующие сигналы под действием импульсного модулятора 8, управляемого синхроимпульсами, поступающими со второго входа синхронизатора 7.
В начале активного режима целесообразно работать с минимальной импульсной мощностью и длительностью зондирующих сигналов, когда обеспечивается наивысшая скрытность. При этом по кодовому сигналу, поступающему из блока 21 управления через его второй выход (фиг.10) на третий вход усилителя 3 мощности первый коммутатор 27 (фиг.3) усилителя 3 мощности находится в положении, когда сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает непосредственно на первый вход выходного коммутатора 33 и через него - на выход усилителя 3 мощности, а ключевые блоки 31 и 32 размыкают цепи между вторым входом усилителя 3 мощности и входами модуляции усилителей 28 и 30 (импульсная модуляция при этом осуществляется, как упомянуто выше, фазовым манипулятором 4).
И
И
И
T
Изменение длительности импульсов Т=Nτ осуществляется путем изменения длительности дискретов τ, определяемой тактовой частотой f, так что
И
И
П
П
И
И
И
И
П
И
И
И
И
П
Это производится по сигналу от блока 21 управления, поступающим через третий выход блока 21 управления на вход синхронизатора 7, что приводит к изменению тактовой частоты импульсов на третьем выходе синхронизатора 7. При сохранении коэффициента сжатия N длительность зондирующих импульсов T меняется пропорционально τ, одновременно меняется и период повторения Т при постоянной скважности Q=Т/Т. В начале активного этапа работы РЛС длительность дискретов τ, а, следовательно, Т=Nτ и Т=QT (N=const, Q=const) принимают минимальные значения, обеспечивая возможность наблюдения целей на малых дальностях (), при этом достигается высокая скрытность. Далее, при  необходимости импульсная мощность Р зондирующих сигналов увеличивается, одновременно возрастают и длительности τ, T и Т, что позволяет обнаружить цели на больших дальностях. Увеличение мощности
И
И
И
П
зондирующих сигналов Р производится по кодовому сигналу, поступающему из блока 21 управления (фиг.10), первый коммутатор 27 (фиг.3) усилителя 3 мощности переводится в  положение, когда сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает на вход предварительного усилителя 28, а второй коммутатор 29 соединяет выход этого усилителя со вторым сигнальным входом выходного коммутатора 33, который под действием кодового сигнала на управляющем входе выходного коммутатора 33 соединяется с выходом последнего, одновременно ключевой блок 31 замыкается, а ключевой блок 32 остается в разомкнутом состоянии, что обеспечивает работу предварительного усилителя 28 при отключенном выходном усилителе 30 (режим средней мощности). Наконец, режим наибольшей мощности обеспечивается, когда по кодовому сигналу, поступающему из блока 21 управления, первый (27) и второй (29) коммутаторы находятся в положении, при котором сигнал с первого входа усилителя 3 мощности проходит на вход предварительного усилителя 28, а с его выхода через коммутатор 29 на вход выходного усилителя 30, выход выходного коммутатора 33 подключается к его третьему входу, а оба ключевых блока 31 и 32 открыты и обеспечивают прохождение импульсов модуляции со второго входа усилителя 3 мощности на усилители 28 и 30. Одновременно, длительности τ, Т и Т, принимают наибольшие установленные значения, обеспечивая возможность обнаружения на предельных дальностях.
Зондирующие импульсы с выхода усилителя 3 мощности проходят через антенный переключатель 2 в антенну 1 через первый вход, и через коммутатор 25 и антенну 23 активного канала излучаются в пространство.
Отраженные сигналы из антенны 23 активного канала через коммутатор 25 и антенный переключатель 2 попадают на усилитель 10 высокой частоты и после гетеродинного преобразования в смесителе 11 усиливаются в усилителе 12 промежуточной частоты и поступают на сигнальный вход блока 13 фазовых детекторов, на вход опорной частоты которого поступают колебания с выхода блока 17 смещения частоты.
На выходе этого блока, построенного по принципу смесителя, образуются колебания с частотой
0
ОП
∂
f=f+F
ОП
где f - частота опорных колебаний, приходящих с выхода 3 возбудителя 5;
∂
F - допплеровская частота, возникающая вследствие взаимного перемещения цели и носителя РЛС по прямой, их соединяющей.
∂
В свою очередь, колебания с частотой F, приходящие на второй вход блока 17 смещения частоты, образуются в преобразователе 16 "код-частота", который работает следующим образом.
∂
∂o
0
0
A
∂ц
∂o
На вход преобразователя 16 "код-частота" с первого выхода блока 21 управления приходит код частоты Допплера F, который вычисляется путем суммирования кода частоты Допплера F, соответствующей радиальной составляющей скорости V носителя РЛС в направлении на цель, то есть Vcosφ, и кода частоты F, соответствующей радиальной составляющей скорости цели, устанавливаемой оператором РЛС, осуществляющим поиск по скорости в процессе радиолокационного наблюдения. Величина F определяется из выражения
,
ci
0
A
Коды значений несущей частоты f в данном периоде повторения поступают через первый вход блока 21 управления (фиг.10) с информационного выхода блока 6 перестройки частоты. Коды значений V, φ поступают со второго и четвертого входов блока 21 управления соответственно от внешних систем.
∂
∂o
∂ц
∂
∂
Значения кодов частоты Допплера F=F+F, поступающие в преобразователь 16 "код-частота", меняют коэффициент деления управляемого делителя частоты импульсного генератора, получившаяся последовательность импульсов с частотой повторения, равной частоте Допплера F, попадает на фильтр нижних частот, который выделяет основную гармонику, равную F и поступающую на выход преобразователя 16 "код-частота".
0
ОП
∂
Колебания частоты f=f+F поступают на вход опорной частоты блока 13 фазовых детекторов, причем на вход опорной частоты одного из фазовых детекторов - непосредственно, а на вход другого - через фазовращатель 90°, таким образом, образуются квадратурные видеоканалы.
И
Видеосигналы с выходов блока 13 фазовых детекторов попадают на соответствующие входы блока 14 видеоусилителей, полоса пропускания которых может меняться в соответствии с изменениями τ дискретов фазоманипулированных сигналов, определяющих
ширину их спектра, это достигается путем подачи сигналов через третий выход блока 21 управления на управляющий вход блока 14 видеоусилителей, коммутирующих конденсаторы, определяющие частоту среза частотной характеристики видеоусилителей.
Сигналы с выходов блока 14 видеоусилителей попадают на соответствующие входы блока 15 внутрипериодной обработки.
Блок 15 внутрипериодной обработки работает следующим образом (фиг.6).
П
И
И
i
Кодовые последовательности с выхода генератора 9 кодов фазовой манипуляции попадают через пятый вход блока 15 внутрипериодной обработки на сигнальные входы сдвиговых регистров 50 и 51 синусного и косинусного квадратурных каналов. Эти сдвиговые регистры управляются импульсами тактовой частоты , поступающими на соответствующие входы с четвертого входа блока 15 через ключевой блок 52, на управляющий вход которого с третьего входа блока 15 поступают синхроимпульсы с частотой повторения F и длительностью Т, положение заднего фронта которых соответствует нулевой дальности до цели (с учетом задержки на T при сжатии ФМ-сигналов), поэтому продвижение вдоль сдвиговых регистров 50 и 51 начинается как раз в момент, соответствующий нулевой дальности. Кодовые последовательности появляются на отводах от разрядов сдвиговых регистров 50 и 51 с номерами i в моменты прихода отраженных сигналов с дальностей R=iΔR, где
И
- разрешающая способность по дальности, соответствующая длительности τ=Т дискрета фазовой манипуляции (с - скорость света).
И
И
И
1
2
m
1
2
m
1
2
m
1
2
m
Эти кодовые последовательности с задержками τ, 2τ, ..., mτ появляются на первых входах соответствующих умножителей 48, 48, ..., 48 первой квадратуры и 49, 49, ..., 49 второй квадратуры, на другие входы которых поступают квадратурные составляющие отраженных сигналов от целей на дальностях ΔR, 2ΔR, ..., mΔR (m - число просматриваемых элементов разрешения по дальности), если, конечно, они там есть. После перемножения произведения накапливаются в соответствующих накапливающих сумматорах 53, 53, ..., 53 и 54, 54, ..., 54 квадратурных каналов,
1
2
m
то есть на их выходах образуются значения взаимной корреляции (свертки) кодовой последовательности и принимаемых сигналов - в соответствии с правилом оптимальной обработки (см., например, [5], стр.424), далее, для исключения неизвестной начальной фазы, соответствующие одной и той же дальности квадратурные составляющие свертки приходят на входы соответствующих блоков 55, 55, ..., 55 объединения квадратур, в которых они объединяются, в частности, по правилу "сумма квадратов".
1
m
1
m
В начале следующего периода повторения - по заднему фронту синхроимпульсов, поступающих с третьего входа блока 15 на входы установки нуля накапливающих сумматоров 53, ..., 53 и 54, ..., 54, происходит их обнуление.
Сжатые сигналы с многоканального выхода блока 15 внутрипериодной обработки попадают по соответствующим m каналам дальности на вход блока 20 вторичной обработки и отображения. Этот блок в активном режиме работы РЛС работает следующим образом (фиг.9).
1
m
С первого входа блока 20 вторичной обработки и отображения сжатые сигналы со всех m каналов (элементов разрешения по дальности) проходят через соответствующие амплитудные квантователи 63, ..., 63 где происходит их бинарное квантование по правилу
i
где S(t) - сигнал на входе амплитудного квантователя i-го канала дальности;
i
η - бинарный сигнал на его выходе;
0
x - пороговый уровень, определяемый допустимым значением ложного срабатывания (за счет шумов).
i
i
П
i
i
i
Двоичные сигналы η попадают на соответствующие сдвиговые регистры 64 (i=1, 2, ..., m) в момент переднего фронта синхроимпульсов с частотой повторения F тактовых импульсов, поступающих на тактовые входы регистров 64 с шестого входа блока 20, то есть в моменты окончания периода повторения. Число разрядов сдвиговых регистров 64 равно числу импульсов в пачке, так что на выходах сумматоров 65 образуются накопленные сигналы - результаты накопления пачек импульсов отраженных
сигналов. Эти накопленные сигналы через коммутатор 66, опрашивающий поочередно все каналы дальности в каждом периоде повторения, поступают на сигнальный вход (сигнала яркости) монитора 68.
T
П
И
Импульсы тактовой частоты f попадают с пятого входа блока 20 через ключевой блок 67, управляемый синхроимпульсами с частотой повторения F и длительностью T, одновременно, начиная с момента нулевой дальности, на коммутатор 66 каналов дальности и на счетчик 69, обеспечивающий вместе с включенным за ним первым цифроаналоговым преобразователем 70 формирование напряжения вертикальной развертки монитора 68. Таким образом производится развертка по дальности.
Азимутальная развертка обеспечивается с помощью кодовых сигналов положения антенны, поступающих со второго выхода антенны 1 через третий вход блока 20 на второй цифроаналоговый преобразователь 71, и с него - на вход горизонтальной развертки монитора 71. Таким образом обеспечивается отображение сигналов на яркостном индикаторе - мониторе 68 - в прямоугольной системе координат "дальность-азимут".
Работа блока 20 вторичной обработки и отображения в пассивном режиме, а также работа блока 21 управления (фиг.10) рассмотрены выше. Следует лишь заметить, что по команде оператора, с помощью блока 82 управления антенной сигналы с четвертого выхода блока 21 управления поступают на третий вход (управления приводом) антенны 1 (фиг.2), обеспечивая, при необходимости, переход в ручной режим управления приводом (ручное сопровождение цели).
Работа синхронизатора 7 (фиг.12) состоит в формировании управляющих сигналов (фиг.11), при этом сигнал 87 образуется путем деления частоты импульсов, генерируемых генератором 88 тактовых импульсов, в требуемое число раз, а прочие сигналы - с помощью блока 90 RS-триггеров с дешифраторами и формирователя 91 импульсов, формирующих сигналы требуемой длительности и задержки (упреждения) относительно начала зондирующего сигнала.
Дополнительная селекция принятых сигналов радиоизлучений по несущей частоте и формирование признаков приема сигналов главным лепестком диаграммы направленности позволяет исключить ошибки в определении количества источников радиоизлучений, повысить точность их пеленгования, что позволяет с большей точностью определить сектор сканирования и режим работы активного канала, что позволяет
сократить сектор сканирования и снизить мощность излучения при работе РЛС в активном режиме, что повышает скрытность работы РЛС.
Техническим результатом от использования полезной модели является повышение разрешающей способности.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, предлагаемую РЛС можно изготовить в производстве, используя известные материалы, элементы, узлы и технологию, и применять для обнаружения надводных и береговых целей и измерения их координат, что доказывает промышленную применимость полезной модели.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в заявке технического эффекта.
Источники информации
1. Справочник по радиолокации, ред. М.Сколник //Перевод с английского. Том 4. М:, Сов. Радио, 1978.
2. Патент США №4.338.604 от 29.08.80, МПК G 01 S 13/24, 7/28, опубл. 06.07.82.
3. Патент РФ №2124221 от 11.02.1998, МПК G 01 S 13/42, публикация 27.12.1998 (прототип).
4. Кук Ч. и Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Сов. Радио, М.: 1971.
5. Справочник по радиолокации, ред. М.Сколник //Перевод с английского. Том 3. М:, Сов. Радио, 1979.