МАТРИЧНЫЙ ПРИЕМНИК
MATRIX RECEIVER

Изобретение относится к радиотехнической разведке, может быть использовано в станциях радиотехнической разведки и радиоэлектронных помех в системе определения частоты сигналов радиолокационных станций (РЛС).
Известен панорамный приемник [1, с.386] состоящий из последовательно соединенных антенны, входной цепи, усилителя высокой частоты, смесителя, усилителя промежуточной частоты, детектора, видеоусилителя, индикаторного устройства. Поиск и определение частоты осуществляется в процессе изменения частоты настройки входной цепи, усилителя высокой частоты и гетеродина.
Недостатком устройства является большое время поиска несущей частоты сигналов.
Известен также многоканальный приемник [2, с.89], состоящий из входной высокочастотной части, гетеродина и смесителя, преобразующих входные сигналы в область промежуточных частот. Далее диапазон промежуточных частот разделяется системой фильтров на ряд поддиапазонов, в каждом из которых осуществляется усиление на промежуточной частоте, детектирование и усиление низкочастотных сигналов. Схема регистрации проводит обнаружение сигналов на выходе каждого поддиапазона и регистрацию частот обнаруживаемых сигналов. Точность измерения частоты определяется максимальной ошибкой, равной половине полосы пропускания фильтра.
Недостатком устройства является его громоздкость, так как требования повышения точности, разрешающей способности и ширины полосы обзора по частоте требуют увеличения числа каналов обработки.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом к предлагаемому изобретению) является матричный приемник [3, с.378], содержащий последовательно соединенные антенну и N ступеней определения частоты, каждая ступень, кроме последней, состоит из М параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра и смесителя, второй вход которого подключен к выходу соответствующего гетеродина, выход каждого фильтра соединен также с соответствующим детектором; последняя N-ступень состоит из М каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра и детектора, входы фильтров объединены и подключены к выходу N-1 ступени, выходы всех детекторов являются выходами устройства.
Сигнал, принятый антенной, поступает на фильтры первой ступени. Фильтры имеют одинаковые полосы пропускания, а частоты их настройки сдвинуты одна относительно другой на полосу пропускания. На выходах всех фильтров включены детекторы, с выходов которых сигналы подаются на выход устройства и далее на вычислитель частоты. Фильтры первой ступени перекрывают весь диапазон разведываемых частот. Выходы всех фильтров подключены к соответствующим смесителям, на вторые входы которых подаются колебания с гетеродинов. Частоты гетеродинов выбраны таким образом, чтобы на выходах всех смесителей преобразованные частоты сигналов лежали в одном и том же частотном интервале, равном полосе пропускания одного фильтра первой ступени. Таким образом, на выходе первой ступени весь частотный диапазон разведки сужается по промежуточном частотам до полосы пропускания одного фильтра первой ступени. Сигнал РЛС пройдет через соответствующий частотный канал первой ступени, преобразуется на промежуточную частоту, поступит на вторую ступень, а после детектирования - на вычислитель частоты.
Вторая ступень выполнена аналогично. Во второй ступени, так же как и в первой ступени, частоты гетеродинов подобраны так, чтобы обеспечить перенос частот сигналов на выходе каждого фильтра второй ступени к одинаковому значению промежуточной частоты. В результате на выходе второй ступени весь диапазон частот разведки сужается по промежуточным частотам до полосы пропускания одного фильтра третьей ступени. Сигнал РЛС, поступив на вторую ступень, в зависимости от величины промежуточной частоты пройдет через один из фильтров второй ступени и после преобразования на промежуточную частоту соответствующего канала второй ступени подается на вход третьей ступени, а после детектирования - на вычислитель частоты.
Аналогичным образом могут быть построены третья и последующие ступени матричного приемника. В последней ступени отпадает необходимость в смесителях и гетеродинах, диапазон промежуточных частот предпоследней ступени просто делится фильтрами на каналы и детектируется. Частота принятого сигнала определяется по комбинации сигналов на выходах каналов каждой ступени приемника.
В матричном приемнике точность измерения частоты определяется половиной ширины полосы пропускания фильтра последней ступени. При этом для достижения одинаковой точности определения частоты при том же рабочем диапазоне в матричном приемнике с числом ступеней, равным трем, и числом разрешаемых градаций по частоте, равным 1000, по сравнению с многоканальным, требуется в 33 раз меньше фильтров [3, с.379].
Однако при одновременном поступлении на вход сигналов РЛС на двух частотах, попадающих в разные приемные каналы первой ступени, возникает неоднозначность определения частоты, так как возможны четыре комбинации возможных значений частоты.
Таким образом, недостатком устройства является неоднозначность определения частоты сигналов РЛС.
Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в устранении неоднозначности определения частоты сигналов при одновременном их поступлении на вход приемника.
Технический результат заключается в повышении вероятности однозначного определения частоты, исключении регистрации ложных значений частоты при одновременном приеме двух сигналов на различных частотах.
Технический результат достигается тем, что в известный матричный приемник, содержащий антенну и N ступеней определения частоты, каждая ступень, кроме последней, состоит из М каналов, каждый из которых кроме первого состоит из последовательно соединенных фильтра и смесителя, второй вход которого подключен к выходу соответствующего гетеродина, выход каждого фильтра соединен также с соответствующим детектором, выход смесителя первого канала подключен к входу второй ступени, последняя N-ступень состоит из параллельно включенных М каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра и детектора, входы всех фильтров одной ступени объединены и подключены в первой ступени к выходу антенны, а в остальных ступенях - к выходу предыдущей ступени, выходы детекторов всех ступеней, кроме первой, а также выход детектора первого канала первой ступени являются выходами устройства, дополнительно введены в каждый канал первой ступени, кроме первого, последовательно соединенные переключатель видеосигналов и линия задержки видеосигналов, а также последовательно соединенные переключатель сигналов на промежуточной частоте и линия задержки сигналов на промежуточной частоте, первый вход переключателя видеосигналов подключен к выходу соответствующего детектора первой ступени, второй выход переключателя видеосигналов соединен с выходом линии задержки видеосигналов и подключен к соответствующему выходу устройства, первый вход переключателя сигналов на промежуточной частоте подключен к выходу соответствующего смесителя, второй выход переключателя сигналов на промежуточной частоте соединен с выходом линии задержки сигналов на промежуточной частоте и подключен к выходу первой ступени, вторые входы переключателей видеосигналов и сигналов на промежуточной частоте каждого канала объединены между собой и подключены к выходу соответствующего RS-триггера, S-входы каждого RS-триггера соединены с выходом соответствующей схемы И, один вход которой соединен с выходом детектора соответствующего канала, второй вход, для всех каналов первой ступени, кроме первого и второго, - с выходом соответствующей схемы ИЛИ, входы которой подключены к выходам детекторов каналов с предшествующими номерами, второй вход схемы И второго канала подключен непосредственно к выходу детектора первого канала, выходы RS-триггеров подключены к входам первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с S-входом счетчика, R-вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, входы которой подключены к выходам схем И и выходу дешифратора, который соединен также с R-входами RS-триггеров, вход дешифратора подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с генератором тактовых импульсов.
Сущность изобретения основана на задержке сигналов на выходе одного частотного канала первой ступени относительно другого, в которых сигналы приходят одновременно. Это исключает появление ложных значений частоты.
Структурная схема предложенного устройства приведена на чертеже.
11
MN
11
MN
11
М(N-1)
11
М(N-1)
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
2
М
2
М
2
М
Предложенный матричный приемник состоит из антенны 1, фильтров 2…2, детекторов 3…3, смесителей 4…4, гетеродинов 5…5, переключателей видеосигналов 6…6, линий задержки видеосигналов 7…7, переключателей сигналов промежуточной частоты 8…8, линий задержки сигналов промежуточной частоты 9…9, RS-триггеров 10…10, схем И 11…11, схем ИЛИ 12…12, первой схемы ИЛИ 13, второй схемы ИЛИ 14, генератора тактовых импульсов 15, счетчика 16, дешифратора 17, соединенных, как показано на чертеже.
Назначение элементов следует из их названия.
Устройство работает следующим образом.
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
М1
11
21
М1
21
М1
21
М1
12
М1
11
Сигнал, принятый антенной 1, поступает на фильтры 2…2 первой ступени. Фильтры 2…2 имеют одинаковые полосы пропускания, а частоты их настройки сдвинуты одна относительно другой на полосу пропускания. Фильтры первой ступени перекрывают весь диапазон разведываемых частот. Выходы фильтров 2…2 подключены к соответствующим смесителям 4…4, на вторые входы которых подаются колебания с гетеродинов 5…5. Частоты гетеродинов 5…5 выбраны таким образом, чтобы на выходах всех смесителей 4…4 преобразованные частоты сигналов лежали в одном и том же частотном интервале, равном полосе пропускания одного фильтра первой ступени. Таким образом, на выходе первой ступени весь частотный диапазон разведки сужается по промежуточном частотам до полосы пропускания одного фильтра первой ступени. На выходах всех фильтров 2…2 включены детекторы 3…3, сигнал с выхода детектора 3 первого канала поступает на выход устройства, сигналы с выходов детекторов 3…3 остальных каналов подаются через переключатели видеосигналов 6…6 на выходы устройства. Сигналы на промежуточной частоте с выходов смесителей 4…4 подаются через переключатели сигналов промежуточной частоты 8…8 на выход первой ступени, где объединяются с сигналами на выходе смесителя 4 первого канала и поступают на вход второй ступени.
12
M2
12
M2
12
М2
12
М2
Вторая ступень выполнена аналогично. Во второй ступени, так же как и в первой ступени, частоты гетеродинов 5…5 подобраны так, чтобы обеспечить перенос частот сигналов на выходе каждого фильтра 2…2 второй ступени к одинаковому значению промежуточной частоты. В результате на выходе второй ступени весь диапазон частот разведки сужается по промежуточным частотам до полосы пропускания одного фильтра второй ступени. Сигнал РЛС, поступив на вторую ступень, в зависимости от величины промежуточной частоты пройдет через один из фильтров 2…2 второй ступени и после преобразования на промежуточную частоту соответствующего канала второй ступени подается на вход третьей ступени, а после детекторов 3…3 - на выход устройства (вычислитель частоты).
1N
MN
1N
MN
Аналогичным образом могут быть построены третья и последующие ступени матричного приемника. В последней ступени отпадает необходимость в смесителях и гетеродинах, диапазон промежуточных частот предпоследней ступени просто делится фильтрами 2…2 на каналы и детектируется детекторами 3…3. Частота принятого сигнала определяется по комбинации сигналов на выходах каналов каждой ступени приемника.
11
М1
21
М1
2
М
3
М
3
М
2
11
М1
М
М
М
М
М1
М1
М1
М1
М1
М1
При этом в устройстве анализируется возможность одновременного поступления двух сигналов на разных частотах, значения которых соответствуют двум фильтрам 2…2 первой ступени. Принцип работы заключается в том, что для каждого канала первой ступени, кроме первого, анализируется, есть ли сигнал в каком-либо из каналов с меньшими номерами. И если он есть, то в этот канал вводится задержка на время, превышающее длительность входного сигнала, на прием которого рассчитан матричный приемник, что обеспечивает взаимный временной сдвиг сигналов, одновременно поступающих на вход приемника, что позволяет раздельно определить частоту этих сигналов, исключая появления ложных значений частоты. В устройстве это реализуется следующим образом. Сигналы с выходов детекторов 3…3 (со второго до М-го каналов) поступают на соответствующие схемы И 11…11, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих схем ИЛИ 12…12, входы которых соединены с выходами детекторов каналов первой ступени, номера которых меньше, чем номер канала, подключенного к схеме И 11…11, второй вход схемы И 11 подключен непосредственно к выходу детектора 3. Например, если один сигнал проходит через фильтр 2 М-го канала первой ступени, а второй - через фильтр любого другого канала, на выходе схемы ИЛИ 12 будет единичный сигнал и сработает схема И 11, выходной сигнал которой через вторую схему ИЛИ 14 поступит на R-вход счетчика 16 и обнулит его, а также поступит на S-вход RS-триггера 10 и переведет его в единичное состояние. Напряжение с выхода RS-триггера 10 поступит на переключатели видеосигнала 6 и сигнала промежуточной частоты 8. При этом сигналы с выхода детектора 3 и смесителя 4 будут задержаны соответственно в линии задержки видеосигналов 7 и линии задержки сигналов на промежуточной частоте 9 и поступят на выход устройства и вторую ступень приемника соответственно.
М
М
М
Напряжение с выхода RS-триггера 10 также через первую схему ИЛИ 13 поступает на S-вход счетчика 16, который начинает подсчитывать тактовые импульсы, поступающие с генератора тактовых импульсов 15. Со следующим поступлением двух импульсов на разных частотах вновь сработает схема И 11, RS-триггер 10 остается во включенном состоянии, а счетчик 16 вновь обнулится.
2
М
М1
М
М1
М1
Если в течение времени, превышающего максимальный период следования анализируемых сигналов, не поступят сигналы на разных частотах, сработает дешифратор 17, выходной импульс которого установит RS-триггеры 10…10 в нулевое состояние, при этом переключатели видеосигналов 6 и сигналов промежуточной частоты 8 отключат соответствующие линии задержки 7, 9.
Таким образом, предложенное устройство позволяет однозначно определять частоты сигналов, поступающих одновременно на вход матричного приемника.
Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны матричные приемники с устранением неоднозначности измерения частоты сигналов.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы широко распространенной технологии.
Источники информации
1. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968. - 448 с.
2. Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Теоретические основы радиоэлектронной разведки. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Радиотехника, 2004. - 432 с.
3. Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: Радиотехника, 2008. - 432 с.