УСТРОЙСТВО ЗАПОМИНАНИЯ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в средствах активных помех для подавления радиолокационных станций (РЛС).
Известна станция многократных ответных помех, описанная в книге [1] (С.А.Вакин, Л.Н.Шутов Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: «Советское радио», 1968, рис.2.23, рис.2.24, с.123-125).
Эта станция, построенная по принципу многократной ретрансляции радиоимпульсов подавляемой РЛС, содержит приемную антенну, схему запоминания частоты (СЗЧ), приемник, схему задержки (СЗ), модулятор, усилитель высокой частоты, оконечный усилитель, передающую антенну.
Входной радиосигнал, принятый антенной поступает одновременно на вход приемника и СЗЧ, которая запоминает частоту входного сигнала на заданное время. С выхода СЗЧ запомненный сигнал, являющийся гармоническим колебанием с частотой, примерно равной несущей частоте излучаемой РЛС, поступает на вход усилителя высокой частоты. С выхода приемника сигнал следует на вход СЗ, обеспечивающей задержку принятого импульса на заданное время. С выхода СЗ сигнал поступает на вход модулятора, который формирует серию (пачку) импульсов, из каждого входного сигнала, и передает их на другой вход усилителя высокой частоты, открывая его на время воздействия импульсов модуляции. Оконечный усилитель выполняет функцию усиления, с выхода которого импульсы помехи поступают на передающую антенну.
Если частота следования зондирующих импульсов постоянна, а время запоминания несущей частоты в СЗЧ значительно больше длительности входного импульса, то в зависимости от величины задержки имеется возможность создавать на
экране РЛС ложные отметки, как запаздывающие относительно цели, так и упреждающие.
Структурная схема аналога не позволяет эффективно подавлять РЛС с широкополосными сигналами с внутриимпульсной модуляцией по частоте или манипуляцией по фазе. Так, например, для создания уводящих помех по дальности простым импульсным РЛС широкое применение получили станции помех, использующие аналоговые устройство запоминания и воспроизведения частоты входных сигналов. Однако применительно к подавлению широкополосных РЛС с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) этот способ не обеспечивает эффективного увода строба дальности РЛС с внутриимпульсной частотной модуляцией, из-за несогласованности частоты воспроизводимого радиолокационного импульса с частотой входного зондирующего сигнала.
0
r1
r2
п42
r1
r2
Известно устройство для формирования сигналов рабочих частот приемопередатчика радиолокационной станции [2] (свидетельство на полезную модель №17106, МПК7 Н03В 19/00, 21/00, дата публикации: 10.03.2001), содержащее смеситель, выход которого через фильтр, настроенный на центральную частоту зондирующего сигнала f подключен к выходу устройства, первый вход подключен к источнику сигнала первого гетеродина частотой f, а второй вход через фильтр, настроенный на первую промежуточную частоту fп41, соединен с выходом второго смесителя, входы которого соединены с выходами источника сигнала второго гетеродина частотой f, и генератора, частота которого равна второй промежуточной частоте f, источником сигнала первого гетеродина f, является подключенный через фильтр к выходу умножителя частоты кратности N2, подключенного входом к выходу модуля опорных генераторов, содержащего сумматор мощности, выход которого соединен с выходом модуля, а входы соединены через управляемые ключевые устройства с выходами генераторов, стабилизированных резонаторами на поверхностных акустических волнах, причем входы управления ключевых устройств соединены с выходами дешифратора, вход цифрового сигнала которого соединен с входом устройства, источником второго гетеродина f, является умножитель частоты кратности N3, выход которого через фильтр подключен к входу второго смесителя, а вход соединен с выходом генератора, стабилизированного резонатором на поверхностных акустических волнах и настроенного на субгармонику частоты второго гетеродина, а источником сигнала второй промежуточной частоты является делитель частоты, выход которого соединен с входом второго смесителя, а вход подключен к выходу генератора, стабилизированного резонатором на поверхностных акустических волнах и настроенного на субгармонику второй промежуточной частоты. Это устройство принято в качестве второго аналога.
Недостатки второго аналога те же, что и у первого - он не позволяет обеспечивать высокоточное воспроизведение несущей частоты входных сигналов, осуществлять многократное считывание запомненной информации для формирования опережающих уводящих помех для защиты пространства перед объектом, где размещена станция помех.
Наиболее близким, по схемо-техническому построению предлагаемой полезной модели, взятого в качестве прототипа, является устройство определения и воспроизведения частоты [3], (свидетельство на полезную модель №30214, МПК7 H01К 3/00, G01S 7/38, дата публикации: 20.06.2003, Бюл. №17), содержащее первый и второй преобразователи частоты и блок гетеродинов, последовательно соединенные входной усилитель высокой частоты и частотно-избирательный разветвитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, делитель мощности, вход которого подключен к выходу первого преобразователя частоты, первый выход соединен с синтезатором маскирующих помех, а второй - с управляемой линией задержки, выходы управляемой линии задержки и синтезатора маскирующих помех соединены с входами сумматора, к выходу которого подключены последовательно соединенные второй преобразователь частоты, частотно-избирательный разветвитель сигналов и выходной усилитель высокой частоты, второй выход синтезатора маскирующих помех соединен с входом блока гетеродинов, третий выход синтезатора маскирующих помех соединен с бланкирующим входом управляемой линии задержки, входы управления синтезатора маскирующих помех и управляемой линии задержки подключены к выходу устройства управления.
Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие преобразователей частоты, входного и выходного усилителей высокой частоты, сумматора, блока гетеродинов, устройства управления, линии задержки.
Недостатком прототипа является то, что его схемо-техническое решение построения устройства запоминания и воспроизведения частоты, не позволяет осуществлять высокоточное запоминание и воспроизведение частоты входных широкополосных, длинноимпульсных сигналов РЛС со сложными видами внутриимпульсной модуляции, с перестройкой несущей частоты и периода следования.
Для оптимального построения станций активных помех возникла техническая задача высокоточного запоминания и воспроизведения частоты входных широкополосных, длинноимпульсных сигналов РЛС со сложными видами внутриимпульсной модуляции, с перестройкой несущей частоты и периода следования, а также возможности неограниченного времени хранения и тиражирования технических параметров запомненных сигналов.
Решение указанной технической задачи достигается тем, что в устройство запоминания и воспроизведения частоты, содержащее входной и выходной преобразователи частоты, перестраиваемый блок гетеродинов и линию задержки, выходной сумматор, входные и выходные усилители высокой частоты и делители мощности, блок управления и контроля, при этом, входной усилитель высокой частоты, входной делитель мощности, линия задержки, входной преобразователь частоты, соединенные последовательно, выходные сумматор, преобразователь частоты, делитель мощности, усилитель высокой частоты подключены последовательно, перестраиваемый блок гетеродинов своими выходами соединен со вторыми входами входного и выходного преобразователей частоты, первый выход блока управления и контроля подключен ко второму входу линии задержки, второй выход блока управления и контроля - к входу перестраиваемого блока гетеродинов, дополнительно включены приемник мгновенного определения частоты, четырехканальный частотно-избирательный разветвитель сигналов, цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты первого канала, цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты второго канала, цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты третьего канала, цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты четвертого канала, детектор, видеоусилитель, при этом, второй выход входного делителя мощности соединен с входом приемника мгновенного определения частоты, выход которого подключен к первому входу блока управления и контроля, выход входного преобразователя частоты соединен с входом четырехканального частотно-избирательного разветвителя сигналов, первый выход которого подключен к первому входу цифровой ячейки запоминания и воспроизведения частоты первого канала, второй, третий и четвертый выходы четырехканального частотно-избирательного разветвителя сигналов соединены с первыми входами второй, третьей и четвертой цифровых ячеек запоминания и воспроизведения частоты второго, третьего и четвертого каналов соответственно, вторые, третьи, четвертые входы цифровых ячеек запоминания и воспроизведения частоты всех четырех каналов подключены к выходам блока управления и контроля соответственно, выходы четырех цифровых ячеек запоминания и воспроизведения частоты соединены с входами выходного сумматора, первый выход выходного делителя мощности подключен через последовательно соединенные детектор и видеоусилитель ко второму входу блока управления и контроля, каждая ячейка запоминания и воспроизведения частоты первого, второго, третьего и четвертого каналов содержат канальный делитель мощности, первый выход которого через последовательно соединенные канальный детектор, канальный видеоусилитель, компаратор подключен к первому входу запоминающего устройства,
второй выход канального делителя мощности соединен через последовательно соединенные первый канальный преобразователь частоты и аналого-цифровой преобразователь со вторым входом запоминающего устройства, второй вход первого канального преобразователя частоты подключен к выходу канального гетеродина, вход которого соединен с третьим выходом блока управления и контроля, вторые входы аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя подключены к пятому выходу блока управления и контроля, третий вход запоминающего устройства соединен с четвертым выходом блока управления и контроля, первый вход цифро-аналогового преобразователя подключен к выходу запоминающего устройства, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с первым входом второго канального преобразователя частоты, второй вход которого подключен ко второму выходу канального гетеродина, выход второго канального преобразователя частоты является выходом цифровой ячейки запоминания и воспроизведения частоты.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом на Фиг.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - входной усилитель высокой частоты;
2 - входной делитель мощности;
3 - приемник мгновенного определения частоты;
4 - блок управления и контроля;
5 - линия задержки;
6 - входной преобразователь частоты;
7 - перестраиваемый блок гетеродинов;
8 - четырехканальный частотно-избирательный разветвитель сигналов;
9 - цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты первого канала;
10 - цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты второго канала;
11 - цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты третьего канала;
12 - цифровая ячейка запоминания и воспроизведения частоты четвертого канала;
13 - выходной сумматор;
14 - выходной преобразователь частоты;
15 - выходной делитель мощности;
16 - детектор;
17 - видеоусилитель;
18 - выходной усилитель высокой частоты;
19 - канальный делитель мощности;
20 - канальный детектор;
21 - первый канальный преобразователь частоты;
22 - канальный гетеродин;
23 - канальный видеоусилитель;
24 - компаратор;
25 - аналого-цифровой преобразователь;
26 - запоминающее устройство;
27 - цифро-аналоговый преобразователь;
28 - второй канальный преобразователь частоты.
Заявленное устройство запоминания и воспроизведения частоты содержит последовательно соединенные входной усилитель 1 высокой частоты, вход которого является входом устройства запоминания и воспроизведения частоты, входной делитель 2 мощности, линию 5 задержки, входной преобразователь 6 частоты, четырехканальный частотно-избирательный разветвитель 8 сигналов, вход приемника 3 мгновенного определения частоты соединен со вторым выходом входного делителя 2 мощности, первый вход блока 4 управления и контроля подключен к выходу приемника 3 мгновенного определения частоты, первый выход блока 4 управления и контроля соединен со вторым входом линии 5 задержки, первый выход перестраиваемого блока 7 гетеродинов подключен ко второму входу входного преобразователя 6 частоты, второй выход блока 4 управления и контроля соединен с входом перестраиваемого блока 7 гетеродинов, выходы четырехканального частотно-избирательного разветвителя сигналов подключены к первым входам цифровых ячеек 9, 10, 11, 12 запоминания и воспроизведения частоты соответственно, выходы третий, четвертый, пятый блока управления 4 и контроля соединены со вторым, третьим и четвертым входами цифровых ячеек 9, 10, 11, 12 запоминания и воспроизведения частоты соответственно, входы выходного сумматора 13 подключены к выходам цифровых ячеек 9, 10, 11, 12 запоминания и воспроизведения частоты соответственно, выход выходного сумматора 13 соединен с первым входом выходного преобразователя 14 частоты, второй вход которого подключен ко второму выходу перестраиваемого блока 7 гетеродинов, а выход - к входу выходного делителя 15 мощности, второй выход которого через последовательно соединенные детектор 16 и видеоусилитель 17 подключен ко второму входу блока 4 управления и контроля, первый выход выходного делителя 15 мощности подключен к входу усилителя 18 высокой частоты, выход последнего является выходом устройства запоминания и воспроизведения частоты.
Цифровая ячейка 9 запоминания и воспроизведения частоты (ЦЯЗ и ВЧ) первого канала содержит канальный делитель 19 мощности, канальный детектор 20, первый
канальный преобразователь 21 частоты, канальный гетеродин 22, канальный видеоусилитель 23, компаратор 24, аналого-цифровой преобразователь 25 (АЦП), запоминающее устройство 26 (ЗУ), цифро-аналоговый преобразователь 27 (ЦАП), второй канальный преобразователь частоты 28, при этом, первый вход канального делителя 19 мощности является входом ЦЯЗ и ВЧ 9, первый выход которого соединен с входом канального детектора 20, а второй выход - с первым входом первого канального преобразователя 21 частоты, на второй вход которого подключен выход канального гетеродина 22, выход канального детектора 20 соединен через последовательно подключенными канальным видеоусилителем 23 и компаратором 24 с первым входом ЗУ 26, второй вход которого соединен с выходом АЦП 25, а третий вход подключен к четвертому выходу блока 4 управления и контроля, выход первого канального преобразователя 21 частоты соединен с первым входом АЦП 25, ко второму входу АЦП 25 подключен второй вход ЦАП 27 и пятый выход блока 4 управления и контроля, выход ЗУ 26 соединен с первым входом ЦАП 27, выход цифроаналогового преобразователя 27 соединен с первым входом второго канального преобразователя частоты, второй вход которого подключен ко второму выходу канального гетеродина, выход второго канального преобразователя 28 частоты является выходом цифровой ячейки запоминания и воспроизведения частоты.
Алгоритм работы заявленного устройства запоминания и воспроизведения частоты (УЗ и ВЧ) зависит от выбранных режимов помех. Эффективность имитационных и маскирующих помех импульсным и когерентно-импульсным РЛС с перестройкой несущей частоты и периода следования, в том числе с широкополосными сигналами, во многом зависит от точности воспроизведения фазовых, частотных и временных характеристик сигналов РЛС, а также выбранного способа запоминания и воспроизведения входной информации. СВЧ сигнал РЛС принимается и преобразуется по частоте в сигнал более низкого частотного (базового) диапазона с помощью фиксированного или перестраиваемого по частоте блока 7 гетеродинов. С выхода входного преобразователя 6 частоты сигналы промежуточной частоты (ПЧ) с полосой 2Δf поступают на вход четырехканального частотно-избирательного разветвителя 8 сигналов, с каждого выхода которого сигналы с полосой 2Δf/4, распределенные равномерно по частоте, начиная с нижнего значения частоты ПЧ на выходе первого канала и заканчивая верхним значением частоты ПЧ на четвертом канале, поступают на первые входы ЦЯЗ и ВЧ.
Приемник 3 мгновенного определения частоты является многоканальным приемником прямого усиления содержащим малошумящие СВЧ усилители, частотные
разветвители и полосовые фильтры, детекторы, логарифмические видеоусилители. С выхода приемника, измеренная частота входного сигнала, поступает на первый вход блока 4 управления и контроля с целью использования ее значения для перестройки частоты перестраиваемого блока 7 гетеродинов. Регулируемая линия 5 задержки, включенная в основной канал приемного тракта, предназначена для компенсации запаздывания при запоминании несущей частоты входного сигнала, а также для формирования на выходе передатчика помех многократных ложных целей на различных пеленгах и дистанциях от постановщика помех.
Функции запоминания и воспроизведения входных сигналов возложены на ЦЯЗ и ВЧ. Наибольший эффект при использовании ЦЯЗ и ВЧ по сравнению с аналоговыми устройствами прототипа достигается при обработке сигналов со сложными видами внутриимпульсной модуляции и большой длительностью. Важное значение имеет возможность неограниченного времени хранения запомненных сигналов и внесения дополнительной модуляции любого вида при их воспроизведении.
Входной сигнал ПЧ, поступающий на вход делителя 19 мощности делится на две части, с первого выхода сигнал поступает на вход канального детектора 20 и далее последовательно подается на канальный видеоусилитель 23, компаратор 24 и на первый вход ЗУ 26. Видеоимпульс, поступающий на вход компаратора 24 с амплитудой импульса, превышающей уровень порогового напряжения компаратора, вызывает срабатывание компаратора 24 и на его выходе формируется импульс положительной полярности длительностью, соответствующей длительности входного импульса.
Со второго выхода канального делителя 19 мощности входной сигнал ПЧ подается на первый вход первого канального преобразователя 21 частоты, на второй вход которого сигнал подается с первого выхода канального гетеродина 22. С выхода первого канального преобразователя 21 частоты следует уже сигнал второй ПЧ, который подается на вход АЦП 25. АЦП 25 может быть амплитудного или фазового типа, то есть реализующим квантование по уровню текущей амплитуды или фазы сигнала (в нашем случае используется квантование по фазе сигнала).
В основу работы АЦП 25 положен принцип измерения значений разности фаз, например, через π/2, относительно сигнала канального гетеродина 22. На выходе АЦП 25 формируется позиционный четырехразрядный параллельный код разности фаз входного сигнала и канального гетеродина. Код представляет собой импульсные последовательности, искомая частота соответствует разности частот базового входного ПЧ сигнала и сигнала канального гетеродина 22, перестраиваемого блоком 4 управления и контроля.
Запоминающее устройство 26 обеспечивает запоминание, хранение и выдачу массивов данных, отображающих отсчеты записанной информации входного сигнала в соответствии с командами блока 4 управления и контроля. При выдаче запомненных данных в прямом или обратном порядке, по отношению к порядку их поступления, они подаются на первый вход ЦАП 27.
Воспроизведение частоты осуществляется путем подачи запомненных четырехразрядных параллельных кодовых последовательностей разности фаз на первый вход второго канального преобразователя частоты, на второй вход которого поступает частота со второго выхода канального гетеродина 22. На выходе второго канального преобразователя 28 частоты, формируется аналоговый сигнал первой базовой ПЧ. Вносимые ошибки записи и воспроизведения зависят от разрядности АЦП и ЦАП и частоты дискретизации сигналов по времени.
С выхода второго канального преобразователя 28 частоты сигнал, в зависимости от базового значения ПЧ, поступает на один из входов выходного сумматора 13.
Аналогично работают ЦЯЗ и ВЧ и других каналов.
С выхода выходного сумматора 13 сигнал поступает на первый вход выходного преобразователя 14 частоты, на второй вход которого подается сигнал с выхода перестраиваемого блока 7 гетеродинов. На выходе выходного преобразователя 14 формируется СВЧ сигнал, по параметрам соответствующий входному СВЧ сигналу, который затем поступает на вход выходного делителя 15 мощности, со второго выхода которого сигнал следует на вход детектора 16 и далее на вход видеоусилителя 17, с выхода последнего сигнал поступает на второй вход блока 4 управления и контроля для подтверждения прохождения воспроизведенного сигнала. С первого выхода выходного делителя 15 мощности сигнал поступает на вход выходного усилителя 18 высокой частоты, выход которого является выходом УЗ и ВЧ.
Предлагаемое устройство запоминания и воспроизведения частоты реализуется на известных промышленно выпускаемых элементах и узлах, в частности:
- многоканальный приемник мгновенного определения частоты, содержащий:
- малошумящие СВЧ-усилители типа М421135, детекторы;
- логарифмические амплитудные видеоусилители на основе операционных усилителей AD8041, AD640 фирмы Analog Devises, АЦП типов AD9057, той же фирмы [4, с.271-285];
- модуль «Омуль», осуществляющий фазовую модуляцию модуляторов и преобразование цифровых кодов в аналоговые СВЧ сигналы, изготовитель - отечественная фирма «Алмаз-Фазотрон»;
- модули М41128, выполняющие функции фиксированных и перестраиваемых гетеродинов, изготовитель - отечественная фирма «Алмаз-Фазотрон»,
- в многоканальных системах цифрового запоминания частоты широко используются матричные коммутаторы, мультиплексеры, выполняющие преобразование последовательного кода в параллельный и демультиплексеры, для преобразования параллельного кода в последовательный, изготовитель фирма ANALOG DEVISES [4, с.264-265],
- устройства вычисления частоты на ПЛИС типов FLEX или МАХ фирмы ALTERA [4, с.230-235].
- компараторы, микросхемы 521 серии, производитель РЭПП ПО АЛЬФА, Рига, Латвия [4, с.63 и 13],
- приборы на программируемой подложке ЕРМ9320А-7, ЕРМ9400-15 и серия МАХ7000 др., фирма ALTERA [4, с.230-232],
- АЦП/ЦАП, компоненты микропроцессорных систем, линейные схемы, фирма ANALOG DEVISES [4, с.236-256].
Представленные чертеж и описание предлагаемого устройства запоминания и воспроизведения частоты позволяют, используя вышеперечисленную элементную базу, изготовить его промышленным способом и использовать по своему прямому назначению, что характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.