УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ИМПУЛЬСНЫХ РЛС
APPARATUS FOR AUTOMATIC CONTROL OF POWER POTENTIAL OF PULSED RADAR

Предлагаемое изобретение относится к области контроля основных СВЧ параметров перестраиваемых в широком частотном диапазоне импульсных РЛС и может быть использовано при эксплуатации или настройке вновь разрабатываемых и применяемых импульсных РЛС, в которых необходимо периодически контролировать абсолютное значение потенциала для сравнения его с допустимой величиной.
Энергетический потенциал (ЭП) является главным параметром, характеризующим состояние и качество РЛС, т.к. он определяет дальность действия станции.
Известно устройство для контроля ЭП, содержащее вобулированный безнастроечный эхо-резонатор, компаратор, блок формирования опорного напряжения, пропорционального уровню шума, селектор, генератор импульсов, импульсный ключ, блок обработки и индикации, выполненный в виде аналогового интегратора, выходного дешифратора и индикатора.
Недостатками данного устройства являются: большая погрешность измерения, обусловленная интегратором; требуется большая частота импульсов заполнения сигнала звучания эхо-резонатора (до 20÷30 мГц), что приводит к необходимости использовать в блоке обработки дорогих быстродействующих элементов.
Известно также значительно более точное устройство для автоматического контроля ЭП, содержащее вобулированный безнастроечный эхо-резонатор, подключенный к приемо-передатчику, блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ, блок обработки и индикации в виде цифрового интегратора, дешифратора и индикатора, к импульсному ключу подключен генератор импульсов через модулятор фазы.
Принимаем данное устройство за прототип.
Как показывают результаты эксплуатации, устройства-прототипа, на выходе модулятора фазы наблюдается (примерно в 10÷15% измерений в каждом цикле) пропадание импульсов, заполняющих строб, что снижает точность измерения длительности цифровой частью блока обработки и индикации.
Необходимо отметить, что для получения равномерной точности измерения для любого случайного соотношения фаз высокочастотных импульсов заполнения (1÷2 мГц) и низкочастотных стробов (1-2 кГц) необходимо выполнение одного из условий: глубина модуляции фазы должна быть точно равна 360° в каждом цикле измерения либо - n.360°, где n≥5.
При модуляции фазы импульсов заполнения последнее условие трудно реализуемо, т.к. схема модулятора становится сложной, не устойчивой в работе. Поэтому в прототипе реализовано первое условие.
Пропадание импульсов заполнения происходит вследствие двух моментов: практической невозможности выполнения первого условия в климатических условиях эксплуатации и конечности времени переходных процессов схемы модулятора фазы. В результате на границе следующих друг за другом измерений длительности возникают ситуации, при которых схема модулятора, не восстановившись после действия предыдущего импульса заполнения, не успевает воспринять очередной импульс.
Кроме того, при каждом измерении длительности звучания сигнала эхо-резонатора строб, вырабатываемый селектором, формируется по переднему фронту импульсом, "0", а по заднему - задним фронтом эхо-сигнала. При этом длительность строба оказывается больше длительности эхо-сигнала на величину задержки последнего относительно импульса "0". Задержка обусловлена в основном ограниченным быстродействием компаратора. Вместе с тем этот эффект усугубляется тем, что из-за ограниченной полосы частот компаратора его выходной сигнал имеет завалы фронтов. Это снижает устойчивость работы селектора и, следовательно, вызывает дополнительные ошибки в формировании заднего фронта строба, а значит, снижает точность измерения длительности.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство-прототип введена последовательно соединенная цепь из компенсатора задержки и формирователя фронта, включенная на входе модулятора фазы, выходы которого соединены с входами селектора, выход компаратора соединен через второй формирователь фронта с вторым входом модулятора фазы, а выход генератора импульсов - с импульсным ключом.
Введение указанных элементов и новых связей обеспечивает повышение точности измерения длительности эхо-сигнала и пропорционального ей энергетического потенциала РЛС за счет введения задержки импульса "0", равной задержке эхо-сигнала и улучшения фронтов: переднего фронта импульса "0” и заднего фронта эхо-сигнала, что позволяет селектору сформировать строб, длительность которого точнее соответствует реальному эхо-сигналу; а также за счет исключения, пропадания импульсов заполнения в результате применения глубокой модуляции фазы импульсов заполнения относительно эхо-сигнала, что повысило точность измерения длительности строба.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется блок-схемой устройства, показанной на фиг.1.
Устройство содержит вобулированный безнастроечный эхо-резонатор 1, блок формирования опорного напряжения 2, пропорционального уровня шумов, компаратор 3, компенсатор задержки 4 и формирователь фронта 5, включенные на входе модулятора фазы 6, селектор 7, импульсной ключ 8, блок отработки и индикации 9. Выход компаратора 3 соединен со вторым входом модулятора фазы 6 через второй формирователь фронта 10, дополнительный вход блока обработки и индикации 9 соединен с выходом селектора 7, а генератор импульсов 11 подключен к импульсному ключу 8. Синхроимпульсами "0" дальности 12 запускаются элементы 4, 9, а также передатчик 12. Входы элементов 2 и 3 соединены с выходом приемника 14.
Компенсатор задержки 4 реализован аналогично компаратору 3, чем достигается выравнивание задержек синхроимпульса "0" 12 и эхо-сигнала в низкочастотной части устройства и, следовательно, сохранение реальной длительности эхо-сигнала.
Формирователи 5 и 10 осуществляют улучшение крутизны фронтов: переднего фронта импульса "0" 12 на выходе компенсатора 4 и заднего фронта эхо-сигнала на выходе компаратора 3, что обеспечивает четкую и устойчивую работу модулятора 6, а следовательно, и селектора 7, формирующего строб.
Модулятор фазы 6 обеспечивает глубокую модуляцию фазы (более 5.360°) импульсов заполнения относительно эхо-сигнала без усложнения схемы модулятора прототипа вследствие того, что частота импульсов заполнения намного (около 3 порядков) выше частоты эхо-сигнала и сдвиг фазы последнего даже на часть периода равноценно многократному сдвигу по 360° импульсов заполнения.
Блок обработки и индикации 9 выполнен аналогично блоку прототипа.
Устройство работает циклами длительностью l≥4000 периодов измерений. Каждый цикл измерений заканчивается выдачей на индикатор блока 9 значения длительности эхо-сигнала, пропорционального ЭП. Каждое измерение начинается приходом импульса "0" 12.
Каждый импульс "0" 12 создает в передатчике 13 РЛС зондирующий СВЧ импульс, поступающий в эхо-резонатор 1. С некоторой задержкой происходит запуск селектора 7, через компенсатор 4, формирователь 5 и модулятор 6, формирующий начало строба, т.е. начало отсчета временного интервала.
Импульсы звучания эхо-резонатора 1, прошедшие приемник 14, подается на вход компаратора 3, на опорный вход которого подано напряжение, пропорциональное уровню шумов приемника 14. В результате на выходе компаратора 3 возникает импульс, задний фронт которого через формирователь 10 и модулятор 6 воздействует на селектор 7, обрывая строб, т.е. формируя конец отсчета временного интервала.
Импульсный ключ 8 открывается на время действия строба и импульсы заполнения, выработанные генератором 11, проходят через него на блок 9. Одновременно с началом каждого цикла измерений модулятор 6 по команде блока 9 начинает движение фазы строба.
В блоке 9 счетчиками осуществляется счет заполняющих импульсов и стробов. При достижении последних числа ≥4000, счетчики обнуляются, т.е. подготавливаются к новому циклу измерений. А число, соответствующее среднему числу импульсов заполнения, полученное в результате обработки ≥4000 измерений, индицируется в соответствующем виде на табло блока 9 как величина измеренной длительности эхо-сигнала и пропорционального ей потенциала.
Таким образом, рассмотрение работы элементов предлагаемого устройства показывает, что в отличие от прототипа, оно обеспечивает более точное измерение энергетического потенциала при сохранении всех положительных качеств прототипа.
Это преимущество достигнуто за счет переноса модулятора в цепь прохождения эхо-сигнала и введения новых элементов: компенсатора и формирователей, что не вызывает заметного усложнения при аппаратурной реализации устройства.
Предлагаемое устройство проверено экспериментально. В настоящее время изготовлен и прошел заводские испытания опытный образец устройства. Экспериментальная проверка показала: точность измерения энергетического потенциала в 1,5 раза выше, по сравнению с прототипом.
Учитывая полную автоматизацию процесса контроля и положительный эффект, предлагаемое устройство найдет широкое применение в разрабатываемых изделиях предприятия и даст значительный технико-экономический эффект.