УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ СКОРОСТИ В КОГЕРЕНТНО-ИМПУЛЬСНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ
DEVICE FOR SPEED COMPENSATION IN COHERENT-PULSE RADAR

Предлагаемое изобретение относится к области специальной радиолокационной техники и может быть использовано при построении когерентно-импульсных радиолокационных станций с перестройкой частоты, предназначенных для установки на движущейся платформе (летальном аппарате, корабле, автомобиле и т.д.).
Известны устройства, позволяющие вводить поправку в частоту или фазу опорного сигнала когерентно-импульсного радиолокатора с внутренней когерентностью для компенсации эффекта собственного движения (см., например, П.А. Бакулев, "Радиолокация движущихся целей", Советское радио, М., 1974 г. стр. 179, М.И. Финкельштейн, "Основы радиолокации" Советское радио, М., 1973 г., стр. 353, патент США №3.737.900 за 1973 г.).
Д
кг
кг
Д
кг
Д
Решение такой задачи в РЛС с когерентным гетеродином сводится к изменению его частоты в соответствии с законом изменения радиальной скорости сближения РЛС с неподвижным объектом. В вышеприведенных устройствах изменение частоты когерентного гетеродина осуществляется методом преобразования частоты (одноступенчатое или многоступенчатое преобразование). При этом в смесителе смешиваются колебания перестраиваемого генератора частоты компенсации собственного движения F (генератор частоты Допплера) с собственной частотой когерентного гетеродина f, после чего фильтром выделяется верхняя или нижняя составляющая (f+F или f-F).
Из известных устройств для компенсации скорости в когерентно-импульсных РЛС наиболее близким по технической сущности является блок поправок, описанный в книге П.А. Бакулева "Радиолокация движущихся целей", Советское радио, М., 1974 г., стр. 179, рис. 2.61. Это устройство содержит счетно-решающий прибор, на входы которого поступает информация о собственной скорости носителя РЛС, азимуте и угле места антенны РЛС, генератор частоты Допплера, управляющий вход которого соединен с выходом счетно-решающего прибора, когерентный гетеродин, фильтр и смеситель, входы которого соединены с выходами когерентного гетеродина и генератора частоты Допплера, а выход - с фильтром.
Такая совокупность признаков и связей позволяет компенсировать допплеровский сдвиг частоты, возникающий за счет собственного движения платформы и сканирования луча антенны РЛС.
Величина вводимой поправки равна (формула 2.40, стр. 178, П.А. Бакулев, "Радиолокация движущихся целей"):
<mrow><msub><mi>F</mi><mi>Д</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
r
где V - радиальная скорость движения носителя РЛС относительно цели,
o
f - несущая частота РЛС;
c - скорость света.
o
Однако задача селекции движущих целей усложняется, если радиолокационная станция работает с перестройкой частоты. При изменении несущей частоты РЛС на Δf, величина вводимой поправки согласно формуле [1] должна быть равна
<mrow><msubsup><mi>F</mi><mi>Д</mi><mo>'</mo></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mo>±</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mo>±</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>2</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
В результате перестройки частоты возникает погрешность в компенсации эффекта движения носителя РЛС.
Величина ошибки равна:
<mrow><msubsup><mi>F</mi><mi>Д</mi><mo>'</mo></msubsup><mo>−</mo><msub><mi>F</mi><mi>Д</mi></msub><mo>=</mo><mo>±</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>3</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
Д
и может достигать десяти и более процентов от F в зависимости от диапазона изменения несущей частоты РЛС, что в ряде случаев может оказаться недопустимым.
Устройство компенсации скорости в когерентно-импульсных РЛС, описанные в книге М.И. Финкельштейна "Основы радиолокации", стр. 353, и патенте США №3.737.900 обладают тем же существенным недостатком, поскольку в них отсутствуют устройства вычисления поправки на изменение несущей частоты РЛС.
Целью настоящего изобретения является устранение указанного выше недостатка, повышение точности компенсации скорости относительного движения при перестройке несущей частоты РЛС.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство компенсации скорости в когерентно-импульсной РЛС, содержащее счетно-решающий прибор, когерентный гетеродин, генератор частоты Допплера, фильтр и смеситель, входы которого соединены с выходами когерентного гетеродина и генератора частоты Допплера, а выход - с фильтром, введен первый и второй перемножители, первые входы которых соединены с выходом счетно-решающего прибора, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входу первого перемножителя, вычислитель поправки на изменение частоты, выход которого подключен ко второму входу второго множителя и сумматор, входы которого соединены с выходами перемножителей, а выход - с управляющим входом генератора частоты Допплера.
На чертеже представлена блок-схема устройства компенсации скорости в когерентно-импульсной РЛС.
Устройство компенсации скорости в когерентно-импульсной РЛС содержит первый перемножитель 1, источник опорного напряжения 2, фильтр 3, счетно-решающий прибор 4, сумматор 5, генератор частоты Допплера 6, смеситель 7, второй перемножитель 8, вычислитель поправки на изменение частоты 9 и когерентный гетеродин 10.
1
r
1
2
1
3
При поступлении на вход счетно-решающего прибора 4 информации о путевой скорости носителя РЛС, азимуте и угле места антенны РЛС он формирует напряжение U, пропорциональное радиальной скорости V движения носителя РЛС относительно цели. Это напряжение подается на входы первого 1 и второго перемножителей 8. В первом перемножителе 1 напряжение U умножается на опорное напряжение U источника 2, пропорциональное частоте f, и формируется напряжение U, пропорциональное
<mrow><msub><mi>F</mi><mi>Д</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>4</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
1
где f - фиксированная частота из диапазона перестройки.
4
o
1
Вычислитель поправки на изменение частоты 9, который может представлять собой дискриминатор, подключенный к гетеродину РЛС, формирует напряжение U (с соответствующим знаком), пропорциональное отклонение частоты Δf радиолокационной станции от фиксированного значения f.
4
1
5
Напряжение U умножается во втором перемножителе 8 на напряжение U и формируется напряжение U, пропорциональное величине поправки на изменение несущей частоты, т.е. величине
<mrow><msubsup><mi>F</mi><mi>Д</mi><mo>'</mo></msubsup><mo>−</mo><msub><mi>F</mi><mi>Д</mi></msub><mo>=</mo><mo>±</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>5</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
3
5
6
Напряжения U и U, полученные в перемножителях 1 и 8, складываются в сумматоре 5, на выходе которого получается напряжение U.
6
Под действием напряжения U генератор частоты Допплера 6 генерирует напряжение с допплеровской частотой
<mrow><msubsup><mi>F</mi><mi>Д</mi><mo>'</mo></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>±</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>o</mi></msub><mo>,</mo><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>[</mo><mn>6</mn><mo>]</mo></mrow></mrow>
обусловленной относительным перемещением РЛС и неподвижного отражающего объекта.
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>F</mi><mi>Δ</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msubsup><mi>F</mi><mi>Δ</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>F</mi><mi>Д</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>r</mi></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
В смесителе 7 смешиваются колебания частоты когерентного гетеродина 10 и генератора частоты Допплера 6, после чего фильтром 3 выделяются верхняя или нижняя составляющая: (
или
) в зависимости от знака величины
.
Применение предлагаемого устройства при построении когерентно-импульсных РЛС с перестройкой частоты, предназначенных для установки на движущихся объектах позволяет существенно облегчить и улучшить селекцию движущихся целей при одновременной перестройке несущей частоты, что существенно повышает помехозащищенность радиолокационной станции в условиях воздействия комбинированных (активные + пассивные) помех.