Когерентный тракт радиолокационной станции с переменной (переключаемой) промежуточной частотой
COHERENT PATH OF RADAR STATION WITH VARIABLE (SWITCHABLE) INTERMEDIATE FREQUENCY

Изобретение относится к радиолокационной технике и  предназначено для использования в радиолокационных станциях для формирования приема, передачи и обработки радиосигналов, необходимых для работы радиолокационной аппаратуры.
Уровень техники
Из уровня техники известны технические решения, относящиеся к технике обработки сигналов радиолокационных станций, построения когерентных радиолокационных и радионавигационных станций, а именно когерентного тракта радиолокационной станции с переменной (переключаемой) промежуточной частотой (далее когерентный тракт РЛС).
Решаемой задачей является:
- упрощение построения когерентных радиолокационных и радионавигационных станций, путем применения гетеродина, опорного генератора,  устройства управления и приемо-передающую антенну общих для обоих трактов – передающего и приемного, а также применяя переменную первую промежуточную частоту.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на заявляемое техническое решение. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как оно может быть использовано в военно-промышленном комплексе, и для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и материалы.
f
f
f
f
=
f
f
=
f
f
f
f
f
f
f
f
=
f
f
=
f
f
f
f
f
f
f
ГЕТ
ГЕТ
ГЕТ
ГЕТ1
RX
ГЕТ
ГЕТ1
TX
ГЕТ
ПЧ2
TX
ГЕТ
ГЕТ
ПЧ2
TX
ГЕТ
ГЕТ
ГЕТ1
RX
ГЕТ
ГЕТ1
TX
ГЕТ
сТ
X
с
RX
ПЧ1
RX
ПЧ1
RX
ПЧ2
RX
ПЧ2
RX
Сущность изобретения состоит в том,  что когерентный тракт РЛС фиг.1содержит два тракта – передающий и приемный, а также  гетеродин, опорный генератор,  устройство управления и приемо-передающую антенну, которые являются общими для обоих трактов и работает следующим образом: внешние сигналы управления подаются на устройство управления 11, которое управляет частотой перестраиваемого гетеродина 12, режимами работы формирователя модулирующих сигналов 17 и формирователем опорной частоты для АЦП, в качестве опорного сигнала для перестраиваемого гетеродина 12 используются высокостабильные колебания от термостатированного кварцевого генератора 13,  перестраиваемый гетеродин 12 формирует общую сетку частот для передающего и приемного трактов (), сформированный сигнал с выходов гетеродина подается на узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина приемного тракта 7 и узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина передающего тракта 14. Узлы 7 и 14 построены одинаково и выполняют функции усиления частоты гетеродина, деления на два  и на три, сигнал частоты гетеродина, поделенный на три (/3) используется в качестве опорного сигнала формирователями 6 и 17, сигнал частоты гетеродина, поделенный на два (/2), используется в качестве гетеродинных сигналов (/2 и /2) во вторых преобразователях частоты 2 и 18 приемного и передающего трактов. Формирователь модулирующих сигналов 17 формирует на частоте  зондирующие сигналы с необходимой длительностью и заполнением импульса. Формирователь модулирующих сигналов 17 построен на синтезаторе частот непосредственного синтеза, аналогично, на синтезаторе частот непосредственного синтеза построен и формирователь опорной частоты для АЦП, на вход опорной частоты формирователей 6 и 17 подается изменяемый по частоте опорный сигнал (/3). Устройство управления при изменении опорного сигнала (/3) пересчитывает коэффициенты таким образом, чтобы опорная частота для АЦП и модулирующий сигнал () были постоянными по частоте, усиленный сигнал () подается на умножители частоты 8 и 15 приемного и передающего трактов, в которых происходит умножение частоты гетеродина на 4  (4*). После усиления и фильтрации в узлах 9 и 16 сформированные сигналы первых гетеродинов (4* и 4*) приемного и передающего трактов соответственно подаются на первые преобразователи частоты 4 и 20, с выхода первого преобразователя частоты передающего тракта 20 сформированный сигал на частоте излучения () подается на узел фильтрации и усиления выходного сигнала 21 для оконечного усиления и передачи в антенную систему 10 для излучения, принятый отраженный сигнал   подается на узел защиты, фильтрации и усиления входного сигнала 5 и далее на преобразователь частоты (4), с выхода которого сигнал () подается на узел фильтрации и усиления первой промежуточной частоты приемного тракта (3). Далее сигнал  () подается на второй преобразователь частоты приемного тракта (2), с выхода которого сигнал () подается на узел фильтрации и усиления второй промежуточной частоты приемного тракта (1). Далее сигнал () подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для дальнейшей обработки в цифровом виде.
f
f
ГЕТ1
TX
ГЕТ1
RX
Расчет частоты первых гетеродинов ( и ) в зависимости от частоты излучения (приема) для случая, приведенного на фиг. 1, где кратность между частотами гетеродинов составляет 8, в устройстве управления (11) осуществляется по формуле:
f
f
f
ГЕТ
С
ПЧ2
=(–)/0,875   (1)
f
С
где  - частота излучения (приема);
f
ПЧ2
- вторая промежуточная частота.
В общем случае, когда кратность между частотами гетеродинов имеет произвольное значение формула (1) имеет следующий вид:
f
f
f
ГЕТ1
С
ПЧ2
=(–)*N/(N-1)     (2)
N
f
f
ГЕТ1
ГЕТ2
где  - кратность между частотами гетеродинов N=/;     (3)
переменной
Расчет значения  первой промежуточной частоты относительно частоты сигнала для случая, приведенного на фиг. 1 осуществляется по формуле:
f
f
f
ПЧ1
С
ПЧ2
=(–8)/7     (4)
В общем случае, когда кратность между частотами гетеродинов имеет произвольное значение формула (4) имеет следующий вид:
f
f
f
ПЧ1
С
ПЧ2
=(–N*)/(N-1)     (5)
Расчет необходимой полосы пропускания первой промежуточной частоты в зависимости от полосы излучения (приема) сигнала для случая, приведенного на фиг. 1 осуществляется по формулам:
B
ПЧ1
С
=B/7     (6)
B
f
f
ПЧ
ПЧ1В
ПЧ1Н
=- (7)
B
f
f
с
сВ
сН
=- (8)
B
ПЧ1
где:  - необходимая полоса пропускания первой промежуточной частоты, с учетом ее перестройки в зависимости от частоты излучения (приема) сигнала;
С
B - полоса частот излучаемого (принимаемого) сигнала;
f
сВ
– верхнее значение частоты излучаемого (принимаемого) сигнала;
f
сН
– нижнее значение частоты излучаемого (принимаемого) сигнала;
f
ПЧ1В
– верхнее значение первой промежуточной частоты, соответствующее верхнему значению частоты излучаемого (принимаемого) сигнала;
f
ПЧ1Н
– нижнее значение первой промежуточной частоты соответствующее нижнему значению частоты излучаемого (принимаемого) сигнала;
В общем случае, когда кратность между частотами гетеродинов имеет произвольное значение формула (6) имеет следующий вид:
B
ПЧ1
С
=B/(N-1)      (9)
Из формулы (9) следует, что при таком построении приемопередающего тракта полоса пропускания первой промежуточной частоты в (N-1) раз меньше чем полоса частот излучаемого (принимаемого) сигнала. При необходимости, полосу пропускания первой промежуточной частоты  разбивают на несколько узких полос в соответствии с фиг. 2. Устройство управления 11 подключает соответствующий узкополосный фильтр в зависимости от частоты  излучаемого (принимаемого) сигнала.
f
f
=
f
f
=
f
f
f
f
f
f
f
f
=
f
f
=
f
f
f
f
f
f
f
ГЕТ
ГЕТ1
RX
ГЕТ
ГЕТ1
TX
ГЕТ
ПЧ2
TX
ГЕТ
ГЕТ
ПЧ2
TX
ГЕТ
ГЕТ
ГЕТ1
RX
ГЕТ
ГЕТ1
TX
ГЕТ
сТ
X
с
RX
ПЧ1
RX
ПЧ1
RX
ПЧ2
RX
ПЧ2
RX
Когерентный тракт РЛС работает следующим образом, устройство управления управляет частотой перестраиваемого гетеродина, режимами работы формирователя модулирующих сигналов  и формирователем опорной частоты для АЦП, перестраиваемый гетеродин формирует общую сетку частот для передающего и приемного трактов, сформированный сигнал с выходов гетеродина подается на узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина приемного тракта и узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина передающего тракта, которые выполняют функции усиления сигнала гетеродина, деления частоты на 2 и на 3, сигнал частоты гетеродина, поделенный на 3 используется в качестве опорного сигнала формирователями, сигнал частоты гетеродина поделенный на 2 (/2), используется в качестве гетеродинных сигналов (/2 и /2)  во вторых преобразователях частоты приемного и передающего трактов, формирователь модулирующих сигналов формирует на частоте  зондирующие сигналы с необходимой длительностью и заполнением импульса, формирователь модулирующих сигналов и формирователь опорной частоты для АЦП построены на синтезаторах частот непосредственного синтеза, на вход опорной частоты которых подается изменяемый по частоте опорный сигнал (/3), устройство управления при изменении опорного сигнала (/3) пересчитывает коэффициенты таким образом, чтобы  опорная частота для АЦП и модулирующий сигнал () были постоянными по частоте, усиленный сигнал () подается на умножители частоты приемного и передающего трактов, в которых происходит умножение частоты гетеродина на 4 (4*), после усиления и фильтрации сформированные сигналы первых гетеродинов (4* и 4*) приемного и передающего трактов соответственно подаются на первые преобразователи частоты, с выхода первого преобразователя частоты передающего тракта  сформированный сигал на частоте излучения () подается на узел фильтрации и усиления выходного сигнала  для оконечного усиления и передачи в антенную систему  для излучения, принятый отраженный сигнал  подается на узел защиты, фильтрации и усиления входного сигнала и далее на преобразователь частоты, с выхода которого сигнал () подается на узел фильтрации и усиления первой промежуточной частоты приемного тракта, далее сигнал  () подается на второй преобразователь частоты приемного тракта, с выхода которого сигнал () подается на узел фильтрации и усиления второй промежуточной частоты приемного тракта, далее сигнал () подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для дальнейшей обработки в цифровом виде, при изменении частоты излучения, изменяется первая промежуточная частота, значение которой вычисляется по приведенным формулам и подключается соответствующий фильтр для узкополосной фильтрации сигнала как в приемном, так и передающем трактах.
Сущность изобретения поясняется также схемами, изображенными на фиг.1, 2. На фиг.1 показана функциональная схема когерентного тракта РЛС, состоящая из следующих узлов:
f
ПЧ2
1- узел фильтрации и усиления второй промежуточной частоты приемного тракта ,
2 - второй преобразователь частоты приемного тракта,
f
ПЧ1
3 - узел фильтрации и усиления первой промежуточной частоты приемного тракта ,
4 - первый преобразователь частоты приемного тракта,
5- узел защиты, фильтрации и усиления входного сигнала,
6 - формирователь опорной частоты для АЦП (аналого-цифрового преобразователя),
7 - узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина приемного тракта,
8 - узел умножения частоты гетеродина приемного тракта на четыре,
9 - узел фильтрации и усиления учетверенной частоты гетеродина приемного тракта,
10 - антенная система,
11 - устройство управления,
12 – перестраиваемый гетеродин,
13 - генератор опорной частоты,
14 - узел деления частоты, фильтрации и усиления сигнала гетеродина передающего тракта,
15 - узел умножения частоты гетеродина передающего тракта на четыре,
16 - узел фильтрации и усиления учетверенной частоты гетеродина передающего тракта, 17 - формирователь модулирующего сигнала (ЛЧМ, ФКМ и др.),
18 - второй преобразователь частоты передающего тракта,
f
ПЧ1
19 - узел фильтрации и усиления первой промежуточной частоты передающего тракта (),
20 - первый преобразователь частоты передающего тракта,
21 - узел фильтрации и усиления выходного сигнала.
На фиг. 2 показана схема фильтрования первой промежуточной частоты, используя два переключателя (1 и 2) соответствующего диапазона частот и набора узкополосных фильтров, перекрывающих по частоте необходимую полосу пропускания первой промежуточной частоты, подключая соответствующий фильтр (1, 2…N), центральная частота которого, рассчитана по формуле (4) в зависимости от частоты излучения (приема) сигнала.