РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ
Полезная модель относится к радионавигации и может быть применена для радиолокационного обзора пространства.
В данной области техники ведутся многочисленные работы. Основными проблемами являются:
-повышение дальности действия;
-повышение инфоршативносги в условиях интенсргоных промышленных помех.
Повышение дальности действия достигается путем увеличения мощности зондирующего сигнала и имеет ограничение в физической реализуемости мощных передающих устройств. Особенно это ограничение сказывается при реализации импульсных радиолокационных станций (РЛС). Несколько больахую дальность могут обеспечить РЛС со сложным, например фазоманипулированным сигналом.
Проблема повышения информативности в условиях интенсивных помех имеет лишь частичные решения для определенных видов помех. Так, например, для повышения информативности в условиях хаотических импульсных помех успешно используются РЛС с фазоманипулированным сигналом. Однако при наличии помех произвольного вида, разрушающих фазовую структуру зондирующего сигнала при его отражении от цели, проблема не имеет удовлетворительного решения.
Известна РЛС, рассмотренная в заявке ФРГ № 1514158, кл. G01S 9/233, опубликованной в 1970 г., содержащая приемопередатчик с фазовой или частотной модуляцией, блок ограничения сигнала, устройство сжатия импульсов и блок пороговой обработки. В этой РЛС отраженный от цели сигнал после ограничения сжимается в согласованном устройстве сжатия и обнаруживается в блоке пороговой обработки.
МПК GDIS 13/02
Однако в условиях помех, разрушающих структуру отраженного сигнала, в этой РЛС исключена возможность сжатия сигнала и его обнаружения, что снижает информативность РЛС.
Известна РЛС по заявке Японии № 50-40915, кл. G01S 9/00 от 2Л 2.70г., которая в передающей части содержит балансный модулятор, генератор высокочастотных сигналов и источник управляющих импульсов, а в приемной части - согласованный фильтр в виде линии задержки с отводами, соответствующими выбранному коду, и сумматор сигналов. В этой РЛС принимаемый сигнал проходит через линию задержки и поступает на сумматор с различных отводов. При совпадении параметров модуляции сигнала с кодом, реализованным отводами линии задержки, на выходе сумматора формируется сжатый импульс, превьппающий шумовой фон. Этой РЛС присущи ге же недостатки, что и предьщущему аналогу.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является известный радиолокатор со сжатием импульсов по заявке Франции № 2488999, кл. G01S 7/28 от 20.12.73г.
Этот радиолокатор содержит антенну, передатчик с генератором кодированного сигнала, приемник с устройством сжатия импульсов, устройство управления и запоминания, многоканальное, по числу элементов дальности, устройство обработки с низкочастотными фильтрами - интеграторами и пороговый блок.
Излучаемый импульс формируется генератором кодированного сигнала и через передатчик поступает в антенну. Принимаемый антенной отраженный импульс сжимается в устройстве сжатия и обнаруживается в пороговом блоке, а ложные сжатые импульсы отфильтровьшаются в многоканальном фильтре - интеграторе.
Недостатком этого устройства - прототипа является то, что в условиях помех, разрушающих фазовую структуру отраженного от цели сигнала, в этом радиолокаторе исключена возможность сжатия сигнала и его обнаружения, что снижает информативность радиолокатора, так как в условиях указанных помех радиолокатор фактически парализуется, то есть перестает обнаруживать сигналы.
Указанный недостаток снижен в предлагаемой РЛС.
Сущность полезной модели заключается в том, что наряду с активным радиолокационным каналом в нем реализован пассивный широкополосный канал с компенсацией боковых лепестков антенны, который в условиях парализации активного радиоканала обеспечивает возможность пеленгования источников радиосигналов с выводом на обобщенный индикатор всей информации как активного, так и пассивного радиоканалов.
Указанный технический эффект достигается путем введения в РЛС, содержащую генератор кода, передатчик, подключенный через циркулятор к антенне с датчиком углового положения, а также высокочастотный усилитель, подключенный к циркулятору, согласованный фильтр сжатия импульсов и пороговый блок, дополнительно фазового манипулятора, генератора тактовых импульсов, фазового детектора, всенаправленной антенны, второго высокочастотного усилителя, двух детекторов, компаратора, N канальных полосовых фильтров, N канальных детекторов, N канальных компараторов, N канальных вентилей, N канальных статических триггеров, датчика порогового сигнала, двух мультиплексоров, двух счетчиков, дешифратора конечного кода, функционального преобразователя, дешифратора номера пикселя, оперативного запоминающего устройства, 2{L+N) пиксельных мультиплексоров, статического регистра, регистра сдвига, цифро-аналогового преобразователя, видеоконтрольного устройства, задающего генератора, строчного и кадрового делителей частоты, двух статических триггеров, вентиля, вентиля с запрещающим входом, пяти элементов задержки и аналого-цифрового преобразователя с соответствующими связями.
Сущность полезной модели поясняется дальнейшим описанием и чертежом, на котором представлены:
на фиг. 1 - структурная схема РЛС;
на фиг. 2 - временные диаграммы работы.
На фиг. 1 обозначены:
1- антенна (А);
2- датчик угла поворота антенны (ДУ);
3- циркулятор (Ц);
4- первый высокочастотный усилитель (ВЧУ);
5- передатчик (Прд);
6- генератор кода (ГК), содержащий последовательно включенные вентиль синхроимпульсов и сдвиговый регистр с обратньшги связями через сумматор по модулю два для формирования псевдослучайной М - последовательности (Яковлев В.В., Федоров Р.Ф. Стохастические ВМ, Д., Машиностроение, стр. 147 - 153, 1974г.);
7- согласованный фильтр сжатия импульсов (СФ), выполненный в виде цифровой линии задержки с отводами, соответствуюпщми выбранному коду генератора 6 кода, подключенными к сумматору сигналов, выход которого является выходом согласованного фильтра; Т ч т г 9- фазовый манипулятор (ФМ) (М.Сколник. Справочник по радиолокации, 78г., сЛ 88-189); 10- генератор тактовых импульсов (ГТ), содержащий последовательно вклюе генератор высокочастотных импульсов и делитель частоты до значения часизкочастотных импульсов; 11- приемник (Прм); 12- фазовый детектор (ФД); 13- всенаправленная антенна (ВНА); 14- второй высокочастотный усилитель (ВВУ); 15, 16 - второй и первый детекторы (Д), соответственно; 17- компаратор (Кмп); 18- канальные полосовые фильтры с 1-го по N-й частотный каналы (ПФгПФк); 19- канальные детекторы (КД1 - КДк); 20- канальные компараторы (Кмп1 - KMHN); 21- канальные вентили (В - BN); 22- канальные статические триггеры (Тг} - TrN); 23- датчик порогового сигнала (ДП); 24- первый мультиплексор (М); 25- первый двоичный счетчик (Сч); 26- дешифратор (Дш) конечного кода L+N; 27- функциональный преобразователь (ФП), выполненный в виде постоянноминающего устройства; 28- второй мультиплексор (М); 29- дешифратор (Дш) номера пикселя; 30- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); 31- 2(L+N) пиксельных мультиплексоров (Mi - M2{L+N)); 32- статический регистр (Рг); 33- регистр сдвига (PC); 34- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП); 35- видеоконтрольное устройство (ВКУ); 36- задающий генератор (ЗГ); 37- строчный делитель частоты (СДЧ); 38- кадровый делитель частоты (КДЧ);
43- вентиль с запрещающим входом (ВЗ);
44- 48 - первый-пятый элементы задержки (ЭЗ), соответственно; 49 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
При этом высокочастотный выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к входу вентиля 42 и к синхровходам согласованного фильтра 7 сжатия импульсов и генератора 6 кода, а низкочастотный выход подключен к установочному входу первого статического триггера 40 и к входу первого элемента 44 задержки, выход которого подключен к установочному входу второго статичесжого триггера 41 и к обнуляющему входу статического триггера 40, выход которого подключен к управляющим входам фазового манипулятора 9 и генератора 6 кода, выход которого подключен к сигнальному входу фазового манипулятора 9, выход которого подключен к входу передатчика 5, выход приемника 11 подключен к входу фазового детектора 12, выход которого черет аналого-щ1фровой преобразователь 49 связш с сигнальньпи входом согласованного фильтра 7 сжатия импульсов, который подключен выходом ко входу порогового блока 8, выход порогового блока 8 подалючен к входам с первого по L-й первого мультиплексора 24, выход первого высокочастотного усилителя 4 через первый детектор 16 связан с первым входом компаратора 17 и подключен к входам N канальных полосовых фильтров 18, выходы которых подключены к входам соответствующих канальных детекторов 19, выходы которых подключены к первым входам соответствующих канальных компараторов 20, вторые входы которых подключены к выходу датчика 23 порогового сигнала, а выходы подключены к первым входам соответствующих канальных вентилей 21, вторые входы которых подключены к выходу компаратора 17, второй вход которого подключен к выходу второго детектора 15, вход которого через второй высокочастотный усилитель 14 связан со всенаправленной антенной 13. Выходы канальных вентилей 21 подключены к установочным входам соответствующих канальных статических триггеров 22, обнуляющие входы которых подключены к выходу дешифратора 26 конечного кода, к обнуляющему входу второго статического триггера 41 и к входу второго элемента 45 задержки, а выходы подключены к входам первого мультиплексора 24 с порядковыми номерами с L+1-го по L+N-й, адресный вход которого подключен к первому входу функционального преобразователя 27, к входу дешифратора 26 конечного кода и к выходу первого счетчика 25, обнуляющий вход которого подключен к выходу второго элемента 45 задержки, а синхровход подключен к входу третьего элемента 46 задержки и к выходу вентиля 42, второй вход которого подключен к выходу второго статического триггера 41. Выход датчика 2 угла поворота антенны подключен ко второму входу функционального преобразователя 27, выход номера пикселя которого подключен к дешифратору 29 номера пикселя, а выход номера строки подключен к первому входу второго мультиплексора 28, второй вход которого подключен к выходу второго счетчЕпса 39, управляющий вход подключен к запрещающему входу вентиля 43 с запрещающим входом, к синхровходу второго счетчика 39, к входу пятого элемента 48 задержки, к входу кадрового делителя 38 частоты и к выходу строчного делителя 37 частоты, а выход подключен к адресному входу ОЗУ 30, вход записи которого через вентиль 43 с запрещающим входом связан с выходом четвертого элемента 47 задержки, информационный вход подключен к выходу статического регистра 32, а выход подключен к входу регистра 33 сдвига и по-разрядно подключен к первым входам пиксельных мультиплексоров 31, вторые входы которых подключены к выходу первого мультиплексора 24, управляющие входы подключены к соответствующим выходам дешифратора 29 номера пикселя, а выходы подключены по-разрядно к входам статического регистра 32, вход записи которого подключен к выходу третьего элемента 46 задержки и к входу четвертого элемента 47 задержки. Задающий генератор 36 подключен к входу строчного делителя 37 частоты и к синхровходу регистра 33 сдвига, вход записи которого подключен к выходу пятого элемента 48 задержки и к входу запуска строчной развертки видеоконтрольного устройства 35, а выход через цифро-аналоговый преобразователь 34 подключен к видеовходу видеоконтрольного устройства 35, вход запуска кадровой развертки которого подключен к выходу кадрового делителя 38 частоты и к обнуляющему входу второго счетчика 39.
На фиг. 2 обозначены:
50- высокочастотные импульсы генератора 10;
51- низкочастотные импульсы генератора 10;
52- сигнал на выходе триггера 40;
53- сигнал на выходе триггера 41;
54- сигнал на выходе элемента 46 задержки;
55- сигнал на выходе элемента 47 задержки;
56- высокочастотные импульсы генератора 10 в укрупненном масщтабе;
РЛС действует следующим образом. Генератор 10 тактовых импульсов формирует высокочастотные импульсы 50, определяющие частоту фазовой манипуляции сигнала и частоту квантования принимаемого сигнала, а также низкочастотные импульсы 51, определяющие частоту зондирования РЛС. Низкочастотные импульсы 51 поступают на установочный вход триггера 40 и на элемент 44 задержки, длительность которой соответствует времени формирования кода фазовой манипуляции. Выходной импульс элемента 44 задержки обнуляет триггер 40 и поступает на устаноf 7/f-6вочный вход триггера 41. При этом на выходе триггера 40 формируется импульс 52, длительность которого соответствует длительности зондирующего импульса и который поступает на управляющие входы генератора 6 кода и фазового манипулятора 9.
Высокочастотные импульсы 50 поступают на синхровходы генератора 6 кода и согласованного фильтра 7, а также на вход вентиля 42. При этом генератор 6 кода формирует бинарную М-последовательность, поступающую на вход фазового манипулятора 9, который формирует фазоманипулированный сигнал, поступающий на передатчик 5 и чер&з циркулятор 3 и антенну 1 излучаемый в обозреваемое пространство.
Отраженный от цели сигнал через антенну 1 и циркулятор 3 поступает в приемник 11, с выхода которого поступает через фазовый детектор 12 и аналого-цифровой преобразователь 49 на согласовавпный фильтр 7, на синхровход которого поступают высокочастотные импульсы 50 генератора 10 тактов. В согласованном фильтре 7 принимаемый сигнал сжимается в соответствии с кодом фазовой манипуляции и поступает на пороговый блок 8, в котором производится сравнение сигнала с порогом и бинарное квантование сигнала по признаку превышения сигналом порогового уровня. Проквантованный сигнал поступает на первые L входов мультиплексора 24, соответствующие просматриваемым L элементам дальности.
Сигнал циркулятора 3 поступает также на вход высокочастотного усилителя 4, с выхода которого сигнал поступает на детостор 16 и N полосовых фильтров 18, соответствующих N частотным каналам обнаружения сигналов в пассивном режиме. Сигналы полосовых фильтров 18 поступают на канальные детекторы 19, выходные сигналы которых поступают на первые входы соответствующих N компараторов 20, на вторые входы которых поступает пороговый сигнал датчика 23. Если сигнал канального детектора 19 превышает пороговый сигнал, что свидетельствует об обнаружении в соответствующем канале принятого сигнала от источника излучения, на выходе соответствующего компаратора 20 формируется единичный логический импульс, поступающий на первый вход соответствующего вентиля 21.
Сигнал с выхода усилителя 4 поступает также на вход детектора 16, а с его выхода - на первый вход компаратора 17. Одновременно принимаемый сигнал поступает на всенаправленную антенну 13, с выхода которой сигнал поступает на высокочастотный усилитель 14 и далее на детектор 15 и второй вход компаратора 17.
В случае, если сигнал детектора 16, идущий от остронаправленной  1 превышает сигнал детектора 15, идущий от всенаправленной антенны 13, на выходе компаратора 17 формируется единичный сигнал, поступающий на вторые входы вентилей 21 и открьшающий их. При одновременном наличии сигнала на первом входе
ОДНОГО или нескольких вентилей 21 и разрешающего сигнала на вторых входах вентилей 21 на выходе соответствующего вентиля 21 формируется сигнал, устанавливающий в единичное состояние соответствующий триггер 22. Выходные сигналы триггеров 22 поступают на соответствующие входы мультиплексора 24, следующие после входа с номером L (от L+1 по L+N).
Сигнал с выхода элемента 44 задержки поступает также на установочный вход триггера 41, который своим выходным сигналом 53 открывает вентиль 42,  который импульсы 50 поступают на синхровход счетчика 25. Последний формирует двоичный кодовый сигнал, поступающий на управляющий вход мультиплексора 24, первый адресный вход функционального преобразователя 27 и вход дешифратора 26. При этом мультиплексор 24 передает на свой выход поочередно сигналы, поступающие на его входы. Первые L сигналов соответствуют дальности активного радиоканала, увеличивающейся от нуля до максимальной величины. Последующие N сигналов соответствуют частоте обнаруженного пассивным радиоканалом сигнала, увеличивающейся в соответствии с настройкой полосовых фильтров 18.
На второй адресный вход функционального преобразователя 27 поступает сигнал с датчика 2 углового положения антенны, кинематически связанного с антенной L Таким образом, в процессе вращения антенны 1 и работы счетчика 25 на входы функционального преобразователя 27 поступают полярные координаты текущего положения сканирующего луча обзора пространства, причем первые L значений радиальной координаты соответствуют действительным значениям дальности, а посл:едующие N значений соответствуют частоте сигнала в пассивном радиоканале.
Функциональный преобразователь 27 формирует на своих выходах прямоугольные координаты текущего положения сканирующего луча, соответствующие определенной точке телевизионного растра видеоконтрольного устройства 35. Сигнал первого выхода, соответствующий номеру строки телевизионного растра, поступает на первый вход мультиплексора 28 и с его выхода на адресный вход ОЗУ 30. При этом сигнал соответствующей ячейки ОЗУ 30, имеющей 2(L+N) разрядов и хранящей информацию о всех пикселях телевизионной строки, поступает по-разрядно на первые входы соответствующих мультиплексоров 31, на вторые входы которых поступает сигнал с выхода мультиплексора 24.
Сигнал второго выхода функционального преобразователя 27, соответствующий номеру пикселя в строке телевизионного растра, поступает на дешифратор 29, имеющий 2(L+N) выходов. На выходе дешифратора 29, соответствующем выбранному пикселю, формируется единичный сигнал, поступающий на соответствующий мультиплексор 31, который пропускает на свой выход сигнал от мультиплексора 24.
Таким образом, на выходах мультиплексоров 31 по-разрядно формируется сигнал хранившийся в выбранной ячейке ОЗУ 30 за исключением одного, указанного выше мультиплексора 31, через который пропускается новый сигнал, соответствующий выбранному пикселю телевизионного растра. Сигнал с выходов мультиплексоров 31 поступает на регистр 32 и записьшается в него импульсом 54, задержанным относительно импульса 50, поступающего с выхода вентиля 42 на элемент 46 задержки с выхода которого сигнал поступает на синхровход регистра 32 и на вход элемента 47 задержки.
На выходе элемента 47 задержки формируется задержанный относительно импульса 54 импульс 55, который проходит через открьггый вентиль 43 на вход записи ОЗУ 30 и записывает в выбранную ячейку ОЗУ 30 обновленный сигнал строки телевизионного растра, поступающий на информационный вход ОЗУ 30 с выхода регистра 32.
Задающий генератор 36 формирует импульсы частоты следования пикселей в строчной развертке телевизионного растра ВКУ 35. Указанные импульсы поступают на сдвиговый вход ретистра 33 сдвига и на вход строчного делителя 37 частоты, на выходе которого при этом формируются импульсы с частотой запуска строчной развертки. Указанные импульсы поступают на синхровход счетчика 39, который при этом формирует двоичный код адреса текущей строки телевизионного растра, который поступает на второй вход мультиплексора 28.
Одновременно импульс строчного делителя 37 частоты поступает на запрещающий вход вентиля 43, запрещая операцию записи в ОЗУ 30, и на управляющий вход мультиплексора 28, который при этом пропускает на адресный вход ОЗУ 30 адрес текущей строки телевизионного растра от счетчика 39.
Сигнал соответствующей ячейки ОЗУ 30 поступает на вход регистра 33 сдвига и записьшается в него импульсом строчного делителя 37 частоты, задержанным на элементе 48 задержки. Указанный задержанный импульс с выхода элемента 48 поступает на вход записи регистра 33 сдвига и на вход строчной развертки ВКУ 35. При этом в ВКУ 35 начинается развертка очередной строки, а сигнал регистра 33 сдвига под воздействием сигналов задающего генератора 36 поступает через цифро-аналоговый преобразователь 34 на видеовход ВКУ 35.
Сигнал строчного делителя 37 частоты поступает также на вход кадрового делителя 38 частоты, на выходе которого при этом формируются импульсы запуска кадфовой развертки, поступающие на соответствующий вход ВКУ 35 и на обнуляющий вход счетчика 39, после чего начинается формирование очередного кадра телевизионного растра с нулевой строки.
Техническим преимуществом предлагаемого устройства перед аналогичными известными наиболее прогрессивными техническими решениями в данной области техники, в частности перед устройством прототипом, является более высокая информативность в условиях воздействия интенсивных помех.
В частности использование фазоманипулированного сигнала в активном канале РЛС, реализованного с помощью фазового манипулятора 9, генератора 6 кода, фазового детектора 12, АЦП 49 и согласованного фильтра 7, обеспечивает устойчивость РЛС против импульсной помехи.
В условиях воздействия помех, разрушающих фазовую структуру отраженного сигнала, в предложенной РЛС информативность повышается за счет использования пассивного радиоканала, который обнаруживает и вьшодит на экран ВКУ 35 помеховые сигналы с информацией об их несущей частоте, получаемой с помощью полосовых фильтров 18 и соответствующих канальных детекторов 19, компараторов 20, вентилей 21 и триггеров 22, и с информацией об их точном пеленге, получает ой с помощью всенаправленной антенны 13, второго высокочастотного усилителя 14, детектора 15 и компаратора 17, которые решают задачу компенсации боковых лепестков диаграммы направленности основной остронаправленной антенны 1.
Совокупность всех перечисленных мер, включая вывод всей полученной информации на экран ВКУ 35 существенно повышает информативность предложенной РЛС.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, чертежами и используя существующую технологию и материалы, предлагаемая РЛС сравнительно легко может быть изготовлена в производстве, что характеризует объект как промышленно применимый.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в материалах заявки технического эффекта.
Перечень подрисуночных надписей
1- антенна;
2- датчик угла поворота антенны;
3- циркулятор;
4- высокочастотный усилитель;
5- передатчик;
6- генератор кода;
7- согласованный фильтр;
8- пороговый блок;
9- фазовый манипулятор;
10- генератор тактовых импульсов;
11 - приемник;
12- фазовый детектор;
13- всенаправленная антенна;
14- второй высокочастотны усилитель; 15, 16- детекторы;
17-компаратор;
18-канальные полосовые фильтры;
19-N канальных детекторов (КД1 - КДы),
20-N канальных компараторов (Кмп1 - Кмпм); 21 - N канальных вентилей (Bi - BN);
22- N канальных статических триггеров (Тг - Тг);
23- датчик порогового сигнала;
24- мультиплексор;
25- двоичный счетчик;
26- дешифратор конечного кода;
27- функциональный преобразователь;
28- мультиплексор;
29- дешифратор номера пикселя;
30- оперативное запоминающее устройство;
31- 2(L+N) пиксельных мультиплексоров (М-, - /W2fL+/v; J;
32- статический регистр;
33- регистр сдвига;
34- цифро-аналоговый преобразователь;
35- видеоконтрольное устройство;
36- задающий генератор;
37- строчный делитель частоты;
38- кадровый делитель частоты;
39- двоичный счетчик;
40,41 - статические триггеры;
42- вентиль; РЛС