ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к радиотехнике, и может быть использована при разработке активных радиолокационных систем.
Известно приемо-передающее устройство активной радиолокационной системы, приведенное в описании изобретения под названием "FMCW Radar system" [1]. Передающая часть устройства содержит последовательно соединенные: модулятор, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, генератор управляемый напряжением, делитель мощности и передающую антенну. Приемная часть устройства состоит из последовательно соединенных: приемной антенны, смесителя, первого усилителя, фильтра нижних частот, второго усилителя, выход которого соединен со входом блока обработки сигналов. Первый вход смесителя данного устройства соединен с выходом приемной антенны, а второй вход с вторым выходом делителя мощности.
Недостатком данного устройства является, наличие «мертвой зоны» вблизи РЛС, вызванной просачиванием прямого сигнала передатчика в приемную антенну и затрудняющего обработку полезных сигналов, отраженных от радиолокационной цели на малом расстоянии от РЛС
Наиболее близким к заявляемому устройству, является приемо-передающее устройство активной радиолокационной системы, приведенное в описании изобретения под названием "Method and systems for leakage cancellation in radar equipped munitions" [2]. Передающая часть устройства содержит последовательно соединенные: источник сигнала, делитель мощности, усилитель мощности, блок управления модуляцией, передающую антенну. Приемная часть данного устройства состоит из последовательно соединенных: смесителя, усилителя, устройства переключения, фильтра, детектора. Кроме этого в данном устройстве присутствует система компенсации прямого сигнала собственного передатчика, поступающего в приемную антенну. Система компенсации включает фазовращатель, выход которого соединен со входом блока управления модуляцией, сумматор, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя, а второй вход с входом приемной антенны.
Данное устройство позволяет уменьшить «мертвую зону» РЛС, по сравнению с предыдущим устройством, за счет применения системы компенсации. Однако данное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем отсутствует перестраиваемая линия задержки, что не позволит добиться синхронности поступления сигнала компенсации и просочившегося в приемную антенну сигнала собственного передатчика. Кроме этого к недостаткам данного устройства относится то, что при использовании широкополосного сигнала (более 1 МГц), при удалении от несущей частоты уровень компенсации будет снижаться, поскольку для формирования компенсирующего сигнала используется фазовращатель. Применение фазовращателя обеспечивает противофазность сигналов на входе сумматора на несущей частоте, однако по мере удаления от несущей частоты сдвиг будет отличаться от 180°, следовательно уровень компенсации будет снижаться. Исследования зависимости уровня аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика в приемном канале при использовании перестраиваемого фазовращателя проводилось в работе [3]. Снижение уровня компенсации приводит к возникновению «мертвой зоны».
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, -повышение уровня компенсации сигнала собственного передатчика, поступающего в приемный канал.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок формирования сигнала, делитель мощности, вход которого соединен с выходом блока формирования сигналов, первый усилитель, вход которого соединен с первым выходом делителя мощности, приемную антенну, сумматор, первый вход которого соединен с выходом приемной антенны, смеситель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход с вторым выходом делителя мощности, второй усилитель, вход которого соединен с выходом смесителя, передающую антенну, фильтр нижних частот, дополнительно вводятся: симметрирующий трансформатор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а первый выход со входом передающей антенны, перестраиваемая линия задержки, вход которой соединен с вторым выходом симметрирующего трансформатора, перестраиваемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом перестраиваемой линии задержки, а выход соединен с вторым входом сумматора, блок обработки сигналов, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, причем вход фильтра нижних частот соединен с выходом второго усилителя.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - источник сигнала, 2 - делитель мощности, 3, 11 - первый и второй усилители, 4 - симметрирующий трансформатор, 5 - передающая антенна, 6 - перестраиваемая линия задержки, 7 - перестраиваемый аттенюатор, 8 - приемная антенна, 9 - сумматор, 10 - смеситель, 12 - фильтр нижних частот, 13 - блок обработки сигнала.
Подробное описание работы устройства.
Предлагаемое устройство можно условно разделить по следующим функциональным назначениям: передающий канал, приемный канал, тракт компенсации. Передающий канал предназначен для формирования радиолокационного сигнала, и передачи его в передающую антенну. Передающий канал включает в себя блоки 1,2, 3, 4, 5.
Приемный канал предназначен для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели. Приемный канал включает в себя блоки: 8, 10, 11, 12, 13. Тракт компенсации предназначен для подавления прямого сигнала передатчика в приемном канале, поступающего в приемный канал через антенну 1. Тракт компенсации включает в себя блоки 6, 7, 9.
Назначение устройства - передача радиолокационного сигнала, прием сигнала отраженного от радиолокационной цели, компенсация прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале.
Компенсация прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале достигается тем, что сигнал передатчика, проходит через тракт компенсации, и складывается с сигналом, просочившимся в приемный канал по боковому лепестку диаграммы направленности. Параметры компенсирующего тракта настраиваются таким образом, чтобы сигналы на входе сумматора имели одинаковую задержку и ослабление но при этом были в противофазе.
В блоке формирования сигналов формируется сигнал с линейной частотной модуляцией. Далее сформированный сигнал проходит через делитель мощности 2, первый усилитель 3, симметрирующий трансформатор 4. С первого выхода симметрирующего трансформатора сигнал поступает в передающую антенну 5 и излучается в окружающее пространство. Приемной антенной 8 принимается прямой сигнал передатчика подсвета, в смеси с сигналом, отраженным от радиолокационной цели, поступающим по боковому лепестку диаграммы направленности, и далее смесь сигналов поступает на первый вход сумматора 9. Причем мощность сигнала собственного передатчика поступающего в приемный канал может значительно (>100 Дб) превосходит мощность сигнала отраженного от радиолокационной цели, принимаемого этой же антенной. На второй вход сумматора поступает компенсирующий сигнал. Структура симметрирующего трансформатора такова, что он имеет один вход и два выхода: инвертирующий и неинвертирующий. Сигналы на выходе симметрирующего трансформатора синхронны, имеют одинаковую амплитуду, но при этом находятся в противофазе. С неинвертирующего выхода симметрирующего трансформатора 4 сигнал поступает на вход передающей антенны 5, а инверсный сигнал, с второго выхода симметрирующего траснформатора 4 проходит через блоки 6 и 7, где производится его задержка и ослабление. Этот сигнал является компенсационным, с помощью перестраиваемой линии задержки и перестраиваемого аттенюатора, производится его задержка и ослабление, таким образом, чтобы поступая на второй вход сумматора 9, компенсирующий сигнал был синхронен и имел одинаковую амплитуду с сигналом передатчика, поступающим на первый вход сумматора 9, но при этом в противофазе. Настройка блоков 6 и 7 может производиться в ручном либо автоматическом режиме. В сумматоре 9 производится сложение прямого сигнала собственного передатчика и компенсирующего сигнала в противофазе и как следствие компенсация прямого сигнала передатчика. Уровень компенсации при использовани для формирования компенсирующего сигнала симметрирующего трансформатора может достигать 40 дБ [3]. После сумматора 9 сигналы отраженные от радиолокационной цели поступают на вход смесителя 10, на выходе которого формируется сигнал биений. Далее сигнал биений усиливается в блоке 11, проходит через фильтр нижних частот 12 и поступает в блок обработки сигнала 13.
Повышение уровня компенсации прямого сигнала передатчика поступившего в приемную антенну, на выходе сумматора, по сравнению с прототипом, заключается в применении перестраиваемой линии задержки, которая позволяет точнее синхронизировать прямые сигналы передатчика подсвета, принимаемые в первой и второй приемными антеннами. Кроме этого замена перестраиваемого фазовращателя симметрирующим трансформатором позволяет повысить уровень компенсации при работе пассивной РЛС по широкополосному сигналу подсвета.
1. Пат. US №6,888,494 В2, МПК G01S 13/93. FMCW radar system. Опубл. 03.05.2005
2. Пат. US №2007/0085727 А1, МПК G01S 13/08. Method and systems for leakage cancellation in radar equipped munitions. Опубл. 19.04.2007
3. Jain M. et al. Practical, real-time, full duplex wireless // Proceedings of the 17th annual international conference on Mobile computing and networking. - ACM, 2011. - C. 301-312.