УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
APPARATUS FOR PROCESSING RADAR SIGNALS

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокаторах поиска и слежения.
Известно устройство обработки радиолокационных сигналов, входящее в состав радиолокатора, изложенное автором в патенте №2337374. В нем направление может быть определено с помощью приемного устройства с увеличенным полем зрения. Однако точность определения направления при увеличении скорости обзора и частоте излучения зондирующих импульсов уменьшается и не обеспечивается определение дальности. Известно устройство определения направления, которое также можно представить как устройство обработки радиолокационных сигналов, изложенное в патенте №2421749 (автор Часовской А.А.). В нем увеличивается точность определения направления при увеличенной частоте излучения зондирующих импульсов.
Принцип его работы заключается в следующем.
Приемное устройство с увеличенным полем зрения осуществляет прием отраженных от объектов электромагнитных сигналов и преобразует их в электрические сигналы, выделенные далее по соответствующим ожидаемым характеристикам. Далее сигналы выделяются по двум амплитудам, равноотстоящим от максимальной. Амплитуды преобразуются в коды и вычитываются при следовании друг за другом. Разность будет характеризовать угловое положение объекта относительно центральной оси антенны приемного устройства, а также дальность. При этом приемная антенна жестко связана с передающей.
Эта разность далее поступает в постоянное запоминающее устройство, где для каждой группы значений зашиваются определенные угловые и дальностные значения, количество которых зависит от разрешающей способности по направлению.
Выбранные угловые значения поступают с группы выходов постоянного запоминающего устройства на первую группу входов вычитателя, на вторую группу входов которого приходит информация о центральной оси передающего луча в момент прихода в приемное устройство максимальной амплитуды.
Эта информация поступает с датчика поворота передающего луча и задерживается на время между приходом второй и максимальной амплитуды.
Разность с группы выходов вычитателя будет характеризовать направление на объект. Она отображается на индикаторе, где также может быть отображена и дальность. Однако точность определения координат не всегда удовлетворяет предъявленным требованиям, в том числе и из-за искажения амплитуд сигналов и значений углов поворота при том числе и из-за искажения амплитуд сигналов и значений углов поворота при прохождении их через линии задержки. Кроме того, точность определения направления зависит от разрешающей способности по направлению, что уменьшает точностные характеристики по дальности. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности и направления. Достигается это введением анализатора амплитуд, равноотстоящих от максимальной, трех вычитателей и двух постоянных запоминающих устройств, при этом выход приемного устройства с увеличенным полем зрения соединен с входом анализатора амплитуд, равноотстоящих от максимальной, имеющего первую, вторую и третью группы выходов, соответственно соединенные с первой группой входов третьего вычитателя, с второй группой входов третьего вычитателя, второй группой входов первого постоянного запоминающего устройства и группой входов второго постоянного запоминающего устройства, причем первая группа входов первого постоянного запоминающего устройства соединена с группой выходов третьего вычитателя, а группа выходов второго постоянного запоминающего устройства соединена с второй группой входов четвертого вычитателя, первая группа входов которого и группа выходов соответственно соединены с группой выходов датчика поворота передающего луча и с первыми группами входов первого и второго вычитателя, группа выходов и вторая группа входов последнего соответственно соединены со второй группой входов индикатора и через третье постоянное запоминающее устройство с группой выходов первого вычитателя.
На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - приемное устройство с увеличенным полем зрения,
2 - датчик поворота передающего луча,
3 - анализатор амплитуд, равноотстоящих от максимальной,
4, 5, 6, 7 - вычитатели,
8, 9 - постоянное запоминающее устройство,
10 - индикатор,
11 - постоянное запоминающее устройство,
при этом группа выходов вычитателя 4 соединена с первой группой входов вычитателя 7, имеющего вторую группу входов и группу выходов, соответственно соединенные с группой выходов постоянного зампоминающего устройства 8, с первой группой входов индикатора 10 и через постоянное запоминающее устройство 9 с второй группой входов вычитателя 6, имеющего первую группу входов, соединенную с группой выходов вычитателя 4, имеющего первую группу входов, соединенную с группой выходов датчика поворота передающего луча 2 и имеющего вторую группу входов, соединенную через постоянное запоминающие устройство 11 с третьей группой выходов анализатора амплитуд, равноотстоящих от максимальной 3, и второй группой входов постоянного запоминающего устройства 8, первая группа входов которого соединена с группой выходов вычитателя 5, первая и вторая группа входов которого соответственно соединены с первой и второй группой выходов анализатора 3, имеющего вход, соединенный с выходом приемного устройства с увеличенным полем зрения 1.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Приемное устройство с увеличенным полем зрения 1 осуществляет прием отраженных от объектов электромагнитных сигналов в виде пачек импульсов в процессе обзора пространства и их преобразование в электрические сигналы, которые также выделяются по характеристикам, соответствующим ожидаемым объектам. С выхода приемного устройства 1, поле зрения которого увеличено по сравнению с передающим лучом, например, в два раза, выделенные следующие друг за другом сигналы, в том числе и с увеличенной частотой следования, поступают в анализатор амплитуд, равноотстоящих от максимальной 3. Последний методом логической обработки определяет значение амплитуд сигналов огибающей, находящихся на равных интервалах от максимальной амплитуды, причем может быть несколько амплитуд, и в виде кодов выдает с первой и второй групп выходов соответственно на первую и второю группу входов вычитателя 5, где осуществляется вычитание этих кодов и разность с группы выходов вычитателя 5, характеризующая угловое положение объекта относительно центральной оси и дальность, поступает на первую группу входов постоянного запоминающего устройства 8. Анализатор 3 также выдает с третьей группы выходов код, характеризующий половину длительности огибающей, на вторую группу входов постоянного запоминающего устройства 8 и на группу входов постоянного запоминающего устройства 11. При этом, как показано в вышеупомянутом патенте, независимо от величины амплитуд их разность будет иметь постоянное значение.
Необходимо отметить, что чем больше длительность огибающей, тем больше интервал между амплитудами, поступающими с анализатора 3, который определяет тот или иной интервал. Амплитуды и длительность огибающей могут быть определены при анализе огибающей так, как показано в книге «Радиотехнические системы» (Ю.М.Казаринов, 1990 г., стр.383). В постоянном запоминающем устройстве 8 к каждой из групп разностей и длительности огибающей подшиваются определенные угловые значения относительно центральной оси диаграммы и определенные значения дальностей, причем количество угловых значений зависит от разрешающей способности по направлению.
Выбранное угловое значение поступает с группы выходов постоянного запоминающего устройства 8 на первую группу входов вычитателя 7, на вторую группу входов которого приходит информация о положении центральной оси передающего луча в момент прихода в приемное устройство максимальной амплитуды в пачке отраженных сигналов. Эта информация поступает с группы выходов вычитателя 4, первая группа входов которого соединена с группой выходов датчика поворота передающего луча 2, а вторая группа входов с группой выходов постоянного запоминающего устройства 11, где в зависимости от кода длительности огибающей, поступающего на группу его входов с третьей группы выходов анализатора 3, подшивается определенное количество угловых значений, например пять, за время между максимальной и второй амплитудами. Из разности с вычитателя 4 вычитается код с постоянного запоминающего устройства 8, поступающий на вторую группу входа вычитателя 7. Таким образом код с группы выходов вычитателя 4 характеризует текущие угловые значения в момент прихода максимума огибающей в приемное устройство 1 и в момент прихода кода второй амплитуды в вычитатель 5. Информация с датчика 2 может иметь секундное разрешение при строго постоянной скорости вращения антенны.
Пример исполнения датчика поворота луча представлен в книге Ю.М.Казаринова «Радиотехнические системы», стр.414.
Информация с группы выходов вычитателя 7 характеризует и направления на объект, который отображается на индикаторе 10, где также может быть отображена углубленная дальность при непрерывном излучении. Разность с группы выходов вычитателя 7 поступает на группу входов постоянного запоминающего устройства 9, где при увеличенной частоте излучения зондирующих импульсов для каждой группы разностей зашиваются соответствующие направления излучения. Выбранное направление поступает в вычитатель 6, где вычитается из текущего направления, поступающего с вычитателя 4, и разность, представляющая значение уточненной дальности, отображается на индикаторе 10.
Пример исполнения анализатора амплитуд, равноотстоящих от максимальной, представлен на фиг.2, где приняты следующие обозначения:
12 - блок определения максимума огибающей,
13 - блок элементов совпадений,
14 - вычитатель,
15 - постоянное запоминающее устройство,
16 - блок счета длительности огибающей,
17 - оперативное запоминающее устройство,
18 - сумматор,
19 - блок преобразования амплитуды огибающей в код,
20 - блок сравнения кодов,
21 - блок элементов совпадения,
22 - блок элементов совпадения.
Работа анализатора 3 осуществляется следующим образом. Блок определения максимума амплитуды 12, анализируя наличие спада амплитуд сигналов, через некоторое время после прихода максимального сигнала выдает сигнал, разрешающий блоку элементов совпадения 13 на прохождение кодов с блока счета длительности огибающей 16 в вычитатель 14 и в постоянное запоминающее устройство 15. В вычитателе из этого кода вычитается код с устройства 15, величина которого выбирается в зависимости от кода с блока 13, то есть от кода, характеризующего половину длительности огибающей. Может быть зашито, например, пять кодов. Чем больше длительность огибающей, тем больше удаление амплитуд от максимальной амплитуды. Это увеличивает точностные характеристики. Коды изменяющихся амплитуд огибающей поступают в оперативное запоминающее устройство с блока преобразования амплитуд огибающей в код 19. На входы вышеупомянутых блоков 12, 16 и 19 огибающая сигналов поступает с приемника 1. Счет осуществляется при поступлении с приемника импульсов по количеству этих импульсов, а при поступлении непрерывного сигнала - по количеству тактовых импульсов. Выделение первой амплитуды осуществляется следующим образом. Код с блока 16 поступает на адресную группу входов оперативного запоминающего устройства 17. По этому адресу записывается соответствующий код амплитуды огибающей с блока 19, который в дальнейшем считывается после поступления кода на вторую адресную группу входов оперативного запоминающего устройства 17 с вышеупомянутого вычитателя 14. Считанное значение кода первой амплитуды поступает в вычитатель 5, на второй вход которого поступает код второй амплитуды. Формируется он после фиксации максимума огибающей. При этом с второй группы выходов постоянного запоминающего устройства 15, в котором может быть зашито пять кодов, выбранный код поступает в сумматор 18. Величина этого кода подбирается в постоянном запоминающем устройстве 15 таким образом, чтобы после сложения с кодом в момент фиксации максимума огибающей с блока элементов совпадения 13 сумма на выходе сумматора 18 выражала расположение второй амплитуды, отстоящей от максимума амплитуды, на такую же величину, как и первая. Эта сумма запоминается в блоке сравнения кодов 20, и при фиксации равного с ней кода с блока 16 выдает импульс на прохождение второго кода амплитуды с блока 19 через блок элементов совпадения 21 в вычитатель 5. Блок сравнения кодов 20 также выдает разрешение блоку элементов совпадения 22 на прохождение заполненной суммы с блока 18 в постоянные запоминающие устройства 8 и 11. Блок 20 работает аналогично оперативному запоминающему устройству, где адрес с сумматора 18 одновременно запоминается и в момент считывания выдает импульс в блок 21.
Пример конкретного исполнения блока определения амплитуд огибающей представлен в книге «Функциональные устройства на микросхемах» В.З.Найдерова, 1985 г., М.: Радиосвязь, стр.156.
Пример конкретного исполнения блока счета длительности огибающей и блока определения ее максимума представлен в книге «Радиотехнические системы» Ю.М.Казаринова, М.: Высшая школа, 1990 г., стр.383.
Предлагаемое устройство может быть использовано в радиолокаторах кругового обзора.
При этом создается возможность уменьшить время обзора в процессе улучшения точностных характеристик при импульсном излучении с увеличенной частотой следования и при непрерывном одночастотном немодулированном излучении. Также увеличивается точность определения направления при ускоренном обзоре при использовании зондирующих импульсов с обычной, неувеличенной частотой следования, что при наличии только одной приемной антенны обеспечивает улучшение тактико-технических характеристик.