МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНЫЙ МОДУЛЬ С ОПТИЧЕСКИМИ КАНАЛАМИ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ, УПРАВЛЕНИЯ И ХРОНИЗАЦИИ
MULTICHANNEL DIGITAL RECEIVING MODULE WITH OPTICAL CHANNELS OF INFORMATION EXCHANGE, CONTROL AND CHRONIZATION

Изобретение относится к радиолокации, в частности к приемным устройствам, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки (АФАР) радиолокационной станции (РЛС).
Известны приемные (ПМ) и приемопередающие (ППМ) модули АФАР, решающие аналогичные задачи, например, описанные в патентах: RU 2206155, US 6784837, RU 2362268.
Общими недостатками аналогов являются малое количество каналов, объединенных в одном корпусе, что усложняет конструкцию АФАР, построенной на базе таких модулей, и уменьшает надежность приемной системы из-за большого количества высокочастотных и низкочастотных кабелей, а также отсутствие встроенных излучающих элементов (диполей), что приводит к увеличению потерь и, следовательно, к уменьшению дальности обнаружения цели.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому модулю является приемный модуль по патенту RU 132920. В прототипе используются 32 приемных канала, сопряженных с 32 диполями, сгруппированных в восемь столбцов, каждый из которых содержит четыре диполя, соединенные с четырьмя приемными каналами, выходы которых через сумматор 4:1 каждого столбца соединены с входом делителя 1:2 этого столбца, причем первые выходы делителей 1:2 восьми столбцов соединены с входом сумматора 8:1 луча 1, выход которого является первым выходом модуля, а вторые выходы делителей 1:2 восьми столбцов через восемь фазосдвигающих цепей соединены с входом сумматора 8:1 луча 2, выход которого является вторым выходом модуля, что позволило увеличить надежность и повысить потенциал РЛС с АФАР (дальность обнаружения цели).
Недостатком прототипа является невозможность обработки сигналов от каждого приемного канала в отдельности, а только лишь группы приемных каналов, что ухудшает характеристики диаграммы направленности антенной решетки. Также недостатком является увеличение количества высокочастотных и низкочастотных связей, следовательно, не обеспечивается достаточная помехозащищенность, усложняется конструкция антенной решетки и снижается надежность АФАР вследствие необходимости дальнейшей цифровой обработки аналоговых сигналов с выхода данного устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технико-эксплуатационных показателей, а именно улучшение помехозащищенности РЛС путем использования высокоскоростных оптических линий связи для передачи с модуля информации и подачи на модуль комплексного сигнала хронизации и управления и сигнала тактовой частоты, упрощение конструкции антенной решетки за счет исключения высокочастотных и низкочастотных связей, оставив только питание и используя оптическую линию связи, что приводит к повышению надежности РЛС в целом, появляется возможность обработки каждого приемного канала в отдельности.
Технический результат достигается тем, что в известный многоканальный приемный модуль, включающий диполи, установленные на корпусе модуля, соединенные с первыми входами приемных каналов, введены многоразрядное цифровое устройство упаковки информации, оптическое приемопередающее устройство, синтезаторы сигналов имитатора и сигналов гетеродина и система синхронизации, при этом каждый приемный канал содержит последовательно соединенные защитное устройство, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами каждого приемного канала, малошумящий усилитель (МШУ), n-разрядный ступенчатый аттенюатор, смеситель, второй вход которого является третьим входом каждого приемного канала, тракт промежуточной частоты (ПЧ), аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого является четвертым входом каждого приемного канала, цифровой фазовый детектор и цифровой фильтр, выход которого является выходом каждого приемного канала. Причем модуль содержит 16 диполей и 16 приемных каналов. Выходы 16-ти приемных каналов подключены к 16-ти входам многоразрядного цифрового устройства упаковки информации, выход которого соединен с первым входом оптического приемопередающего устройства. Второй и третий входы оптического приемопередающего устройства подключены к оптической линии связи для приема сигналов хронизации и управления и сигнала тактовой частоты. Первый выход оптического приемопередающего устройства является выходом модуля, а второй и третий его выходы подключены соответственно к первому и второму входам системы синхронизации, первый выход которой соединен со входом синтезатора сигналов имитатора, выходом подключенного ко второму входу каждого приемного канала. Третий выход системы синхронизации соединен со входом синтезатора сигналов гетеродина, выходом подключенного к третьему входу каждого приемного канала. Второй выход системы синхронизации соединен с четвертым входом каждого приемного канала, а четвертый ее выход - с семнадцатым входом многоразрядного цифрового устройства упаковки информации.
На фиг. 1 представлена структурная схема изобретения, где обозначено:
1 - приемные диполи,
2 - приемные каналы,
3 - многоразрядное цифровое устройство упаковки информации,
4 - оптическое приемопередающее устройство,
5 - синтезатор сигналов имитатора,
6 - синтезатор сигналов гетеродина,
7 - система синхронизации.
На фиг. 2 представлена структурная схема приемного канала и приняты обозначения:
8 - защитное устройство;
9 - МШУ;
10 - n-разрядный ступенчатый аттенюатор;
11 - смеситель;
12 - тракт ПЧ;
13 - аналого-цифровой преобразователь;
14 - цифровой фазовый детектор;
15 - цифровой фильтр.
Как видно из фиг. 1, в состав заявляемого модуля входят 16 приемных диполей 1, установленных на корпусе модуля. Выходы диполей 1 соединены с первыми входами 16-ти приемных каналов 2, выходы которых соединены с 16-ю входами многоразрядного цифрового устройства упаковки информации 3, выходом подключенного к первому входу оптического приемопередающего устройства 4, второй и третий входы которого подключены к высокоскоростной оптической линии связи. Первый выход оптического приемопередающего устройства 4 является выходом модуля, а его второй и третий выходы соединены соответственно с первым и вторым входами системы синхронизации 7. Первый выход системы синхронизации 7 подключен ко входу синтезатора сигналов имитатора 5, выходом соединенного со вторым входом каждого приемного канала 2. Третий выход системы синхронизации 7 подключен ко входу синтезатора сигналов гетеродина 6, выходом соединенного с третьим входом каждого приемного канала 2. Второй выход системы синхронизации 7 подключен к четвертому входу каждого приемного канала 2, а четвертый ее выход - к семнадцатому входу многоразрядного цифрового устройства упаковки информации.
Как видно из фиг. 2, каждый приемный канал 2 содержит последовательно соединенные защитное устройство 8, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами каждого приемного канала 2, МШУ 9, n-разрядный ступенчатый аттенюатор 10, смеситель 11, второй вход которого является третьим входом каждого приемного канала 2, тракт ПЧ 12, аналогово-цифровой преобразователь 13, второй вход которого является четвертым входом каждого приемного канала 2, цифровой фазовый детектор 14 и цифровой фильтр 15, выход которого является выходом каждого приемного канала 2.
Принцип работы предлагаемого модуля следующий.
Эхо-сигналы, принятые 16-ю диполями 1, установленными непосредственно на корпусе модуля через высокочастотные соединители, поступают на первые входы 16-ти приемных каналов 2, в которых производится защита от высокого уровня сигналов, усиление сигналов, регулировка коэффициента усиления, преобразование частоты, аналого-цифровое преобразование, цифровое фазовое детектирование, цифровая фильтрация.
В каждом приемном канале принятый сигнал с выхода диполей 1 поступает на первый вход (первый вход каждого приемного канала 2) защитного устройства 8, где происходит защита от высокого уровня сигнала. Далее сигнал с выхода защитного устройства 8 поступает на вход МШУ 9, где происходит усиление сигнала с отрывом шумов. Затем сигнал с выхода МШУ 9 поступает на вход n-разрядного ступенчатого аттенюатора 10, который служит для регулировки коэффициента усиления аналоговой части приемного тракта. После этого сигнал с выхода n-разрядного ступенчатого аттенюатора 10 поступает на первый вход смесителя 11, где с помощью сигнала гетеродина, который поступает с выхода синтезатора сигналов гетеродина 6 на второй вход (третий вход каждого приемного канала 2) смесителя 11, происходит преобразование частоты. С выхода смесителя 11 сигнал поступает на вход тракта ПЧ 12, где происходит необходимая фильтрация ПЧ и усиление. Далее сигнал с выхода тракта ПЧ 12 поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 13, где с помощью опорной частоты, которая поступает на второй вход (четвертый вход каждого приемного канала 2) аналого-цифрового преобразователя 13, происходит перенос сигнала в цифровой вид. Далее сигнал подвергается цифровому фазовому детектированию в цифровом фазовом детекторе 14 и цифровой фильтрации в цифровом фильтре 15, выход которого является выходом каждого приемного канала 2.
С выхода каждого приемного канала 2 сигнал поступает на 16 входов многоразрядного цифрового устройства упаковки информации 3, где упаковывается и подается на первый вход оптического приемопередающего устройства 4, первый выход которого является выходом устройства.
Для функционирования и амплитудно-фазовой подстройки приемных каналов 2 на второй и третий входы оптического приемопередающего устройства 4 по высокоскоростной оптической линии связи подаются комплексный сигнал хронизации и управления и сигнал тактовой частоты. Эти сигналы со второго и третьего выходов оптического приемопередающего устройства 4 подаются на первый и второй входы системы синхронизации 7, где преобразуются в сигнал хронизации, сигнал управления и сигнал тактовой частоты. С четырех выходов системы синхронизации 7 эти сигналы одновременно поступают в синтезаторы сигналов имитатора 5 и сигналов гетеродина 6, приемные каналы 2 и многоразрядное цифровое устройство упаковки информации 3.
Синтезатор сигналов имитатора 5 необходим для проверки функционирования и амплитудно-фазовой подстройки приемных каналов 2 модуля.
Синтезатор сигналов гетеродина 6 формирует частоты, необходимые для работы смесителей 11 приемных каналов 2.
Система синхронизации 7 формирует сигналы управления приемными каналами 2, которые поступают с ее второго выхода на четвертый вход каждого из 16-ти приемных каналов 2.
Для обеспечения работы устройств модуля в его состав входят источники вторичного электропитания, не показанные на чертеже, которые формируют требуемые номиналы напряжений из входной сети.
Таким образом, благодаря тому, что в известный многоканальный приемный модуль, включающий диполи, установленные на корпусе модуля, вводятся многоразрядное цифровое устройство упаковки информации, оптическое приемопередающее устройство, синтезаторы сигналов имитатора и сигналов гетеродина и система синхронизации, при этом каждый приемный канал содержит защитное устройство, МШУ, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, смеситель, тракт ПЧ, аналого-цифровой преобразователь, цифровой фазовый детектор и цифровой фильтр с соответствующими связями, причем модуль содержит 16 диполей и 16 приемных каналов, позволило улучшить технико-эксплуатационные показатели, а именно помехозащищенность и надежность РЛС в целом, упростить конструкцию антенной решетки, а также появилась возможность обработки каждого приемного канала в отдельности.