МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ПРИЕМНИК ЗАПРОСЧИКА РАДИОИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫМ КОДИРОВАНИЕМ
TIME-FREQUENCY CODED RADIO-PULSE SIGNAL MONOPULSE INTEROGATOR RECEIVER

Изобретение относится к радиолокационной технике, в частности к радиолокации с активным ответом, которая применяется для управления воздушным движением, опознавания, измерения расстояний в навигационных системах.
Для определения азимутального положения самолета в современных запросчиках управления воздушным движением (УВД) широко используется моноимпульсный метод, основанный на соответствующей обработке ответных сигналов (ОС) от ответчика, установленного на борту самолета.
Моноимпульсный метод позволяет определить азимут самолета по единственному импульсу последовательности импульсов ОС, поэтому может быть получена высокая точность за счет статистической обработки всех импульсов ОС.
Все известные моноимпульсные приемники принимают ОС с импульсно-временным кодированием (ИВК), т.е. импульсы ОС излучаются на одной частоте (в УВД это 1090 МГц). Информация (высота полета, запас горючего и т.д.) заложена в определенной последовательности импульсов, а информация о несущей частоте не требуется.
Целью данного изобретения является создание моноимпульсного приемника ОС с частотно-временным кодированием (ЧВК), при котором число несущих частот может быть несколько, в простейшем случае две, и информация заложена в порядке следования частот, их значениях и задержке импульсов ОС с ЧВК относительно первого.
Приемник радиоимпульсных сигналов с частотно-временным кодированием обычно выполняется по схеме «ШОУ» - широкополосное усиление - ограничение - узкополосная фильтрация. Поскольку сигнал ограничивается, то на выходе информация об амплитуде сигнала отсутствует. Поэтому другой целью изобретения является сохранение информации об амплитуде радиоимпульсных сигналов с ЧВК, что требуется для решения различных проблем радиолокации с активным ответом, например, для работы схем эхоподавления, разделения наложившихся ОС от разных самолетов, регенерации импульсов по длительности и др.
За прототип принята схема моноимпульсного приемника, изображенная на фиг.1 (взятая из статьи G.Jacovitti, Performance Analysis of Monopulse Receivers for SSR, 1983 г., журнал IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES, 6 (Nov.1983), 884-897). Теоретические аспекты разобраны, например, в «Теоретических основах радиолокации» Ширман Я.Д., 1970 г. «Сов. Радио», стр.301-306.
Прием ОС с ИВК осуществляется следующим образом.
Входные сигналы, обозначенные как ∑ (суммарный) и Δ (разностный), поступают на входы каналов, состоящих из фильтров 1, 2, усилителей высокой частоты (УВЧ) 3, 4, смесителей 5,6, на вторые входы которых поступает напряжение гетеродина 7, с выходов смесителей 5,6 сигналы промежуточной частоты, одинаковой в обоих каналах (∑ и Δ), поступают на входы логарифмических усилителей промежуточной частоты (УПЧ) 8, 9.
Логарифмический УПЧ может быть выполнен на интегральной схеме фирмы Analog Devices типа AD8309, у которой есть логарифмический видеовыход и есть выход на промежуточной частоте, причем с ограничителем, что особенно удобно, т.к. с одной стороны ограничитель выравнивает сигналы для фазового детектора, с другой используется для реализации частотной селекции в упомянутой схеме «ШОУ».
∑
Δ
∑
Δ
∑
Δ
∑
Δ
После усиления в УПЧ 8, 9 сигналы промежуточной частоты поступают на входы ограничителей 10, 11, где происходит выравнивание по амплитуде сигналов обоих каналов (∑ и Δ), и затем они поступают на входы фазового детектора 13, который может быть выполнен на интегральной схеме К174ПС1, и в котором определяется знак отклонения самолета от оси запросчика (слева или справа) (+ или -). Кроме того, в схеме вычитания 12 (которая может быть выполнена на интегральной схеме 744УД2) определяется величина (U-U), что соответствует удалению самолета от запросчика, после определения в процессоре модуля |(U-U)|. Оба сигнала (U-U) и (+, -) передаются в процессор (вычислитель) запросчика, где окончательно определяются координаты самолета и передаются на дисплеи к операторам управления воздушным движением. Кроме этого может быть осуществлено подавление ОС принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ПБЛ ДНА), для чего устанавливается ключ 14, управляемый сигналом (U-U), если сигнал отрицательный, то ключ разомкнут, если положительный, то ключ замкнут и ОС с ИВК проходит к дешифратору ОС с ИВК.
1
2
пр1
пр2
пр1
пр2
На фиг.2 приведена предлагаемая схема моноимпульсного приемника запросчика радиоимпульсных ОС с ЧВК (например, на двух частотах ƒ и ƒ). Также как и в прототипе ОС по каналам Σ и Δ, пройдя входные фильтры 1,2, УВЧ 3,4 поступают на смесители 5,6, где преобразуются в сигналы промежуточных частот ƒ и ƒ с помощью гетеродина 7 и далее усиливаются в УПЧ 8,9 и поступают на входы ограничителей 10, 11. С выходов ограничителей 10, 11 сигналы поступают на входы фазового детектора 13. На выходе фазового детектора 13 появляются импульсы или положительной (+) или отрицательной (-) полярности. Поскольку фазовый детектор достаточно широкополосен, то обе частоты и ƒ и ƒ вызовут появление соответствующих импульсов (или оба положительные, или оба отрицательные). В отличие от прототипа к выходу ограничителя 10 (канала Σ) подключены фильтры промежуточных частот 15, 16, после которых сигналы поступают на входы детекторов 17, 18, усиливаются в видеоусилителях 19, 20 и поступают на входы пороговых устройств 21, 22, после которых установлены ключи 23, 24, на вторые входы которых поступают видеосигналы с видеовыхода УПЧ 8.
пр1
пр2
Видеосигналы пропускаются на выходы ключей 23, 24 в том случае, если на первых входах будут импульсы с выходов пороговых устройств 21,22. Таким образом, на выходах ключей 23, 24 имеем импульсы с сохранением информации об амплитуде и частоте (ƒ и ƒ), так как для каждой частоты имеется особый выход.
пр1
пр2
На выходе фазового детектора 13 имеем информацию о знаке на импульсах обеих частот (ƒ и ƒ).
∑
Δ
На выходе схемы вычитания соответственно имеем значение (U-U) и тоже на обеих частотах.
пр1
пр2
На выходах пороговых устройств 21 и 22 имеются откалиброванные по амплитуде и длительности импульсы, которые соответствуют обеим частотам (ƒ и ƒ) и передаются в дешифратор ЧВК запросчика для извлечения информации, заложенной в ОС с ЧВК через ключи 25, 26, управляемых от схемы вычитания 12 для реализации ПБЛ ДНА для ОС с ЧВК, аналогично работе ключа 14 прототипа, но на двух частотах в данном случае, соответственно двух выходах к дешифратору ОС с ЧВК.
Таким образом, достигаются цели изобретения, а именно реализуется моноимпульсный прием ОС с ЧВК и передается информация об амплитуде и частоте импульсов ОС с ЧВК на выходы приемника для дальнейшей обработки.