РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ
RADAR REFLECTOR

Предлагаемый радиолокационный (РЛ) отражатель относятся к средствам для контроля параметров радиолокационных устройств и для калибровки, в частности может быть использован в качестве имитатора движущейся цели, радиолокационной цели для юстировки РЛС и т.д.
Аналогами предлагаемого отражателя являются широко известные пассивные отражатели РЛ-сигналов - различные типы уголковых отражателей, характеристики и устройство которых описаны, например, в книге В.О. Кобак "Радиолокационные отражатели", М., Сов. радио, 1975, стр. 138-157 (1).
Недостатки уголковых отражателей, используемых в качестве целей для оценки характеристик РЛС, состоят в следующем.
При облучении уголкового отражателя сигналом РЛС отраженный от него сигнал распознается только при условии отсутствия в зоне нахождения отражателя естественных и искусственных предметов, отражения от которых создают на индикаторе РЛС отметки, в которых сложно и практически невозможно определить какая отметка принадлежит уголковому отражателю.
Для осуществления пространственной развязки уголковый отражатель устанавливают на необходимой высоте, обеспечивающей отсутствие отражений от предметов, создающих помехи, маскирующие сигнал отражателя.
Необходимость обеспечения пространственной развязки уголкового отражателя от местных предметов для выполнения работ с РЛС в значительной степени удорожает эти работы (требуется строительство специальных стационарных или передвижных вышек и т.д.), а во многих географических районах вообще не могут быть выполнены из-за невозможности обеспечения пространственной развязки уголкового отражателя и предметов, создающих помехи.
Кроме того, из-за сложности распознавания сигнала отражателя, юстировочные и другие работы с РЛС могут выполняться только специалистами высокой квалификации, что удорожает эти работы, а также не позволяет сделать их штатными при эксплуатации РЛС.
Этот недостаток в значительной степени уменьшен в радиолокационных отражателях, в которых обеспечивается модуляция отраженного сигнала по какому-либо параметру (амплитуда, фаза, частота). Это позволяет в РЛС, имеющих в своем составе устройство селекции отраженного модулированного сигнала, например, аппаратуру селекции движущихся целей (СДЦ), обеспечить выделение модулированного отраженного сигнала отражателя и подавление сигналов помех.
Прототипом заявляемого устройства является РЛ-отражатель на основе модулируемой антенны-отражателя, описанной в (1) на стр. 200-206, рис. 6.6а, б, в.
Он состоит из соединенных последовательно антенны, модулятора и отражателя, а также источника модулирующего воздействия (на рис. 6.6 не показан), выход которого подключен к управляющему входу модулятора.
Отражатель работает следующим образом. Входной ВЧ-сигнал улавливается антенной, проходит через модулятор и, отразившись от отражателя и повторно пройдя через модулятор, излучается обратно в пространство антенной.
Источник модулирующего воздействия вырабатывает необходимый модулирующий сигнал, который поступает на модулятор.
Под действием модулирующего сигнала модулятор модулирует проходящий через него ВЧ-сигнал.
В качестве модулируемого отражателя может использоваться, например, рупорный отражатель с фазовой или амплитудной модуляцией ([1]. рис. 6.6б, стр. 205) и другие типы модулируемых отражателей антенн.
Амплитудными и фазовыми модуляторами могут служить переменные аттенюаторы, разрядники, управляемые диоды и др. устройства.
Отражателем может служить закороченный отрезок волновода.
При работе РЛС, оснащенной аппаратурой СДЦ, совместно с описанным выше отражателем, аппаратура селекции позволяет выделить отраженный модулированный сигнал отражателя и ослабить или совсем подавить немодулированные сигналы, отраженные от местных предметов, создающих помехи, которые маскируют сигнал отражателя.
Недостаток этого отражателя состоит в следующем.
Несмотря на то, что отражаемый отражателем сигнал модулируется, распознавание его на фоне отражений от местных предметов все равно представляет значительные трудности, а во многих случаях и невозможно.
Это связано с тем, что, во-первых, отдельные местные предметы, способные колебаться под действием ветра, сами модулируют сигнал, облучающей их РЛС (допплеровский сдвиг частоты), и таким образом сигналы от этих местных предметов аппаратурой СДЦ РЛС полностью не подавляются.
Во-вторых, коэффициент подавления немодулированных сигналов аппаратурой СДЦ в РЛС имеет конечную величину и в большинстве случаев не обеспечивает полного подавления мощных сигналов от местных предметов с большой отражающей поверхностью - участки суши, холмы, строения.
Так как сигнал отражателя не имеет признака, по которому его можно было бы отличить от не полностью подавленных сигналов от местных предметов то, как и в случае с уголковым отражателем, его распознавание представляет значительные трудности, а во многих случаях и невозможно.
Целью изобретения является повышение распознаваемости отражаемого отражателем сигнала на фоне отражений от местных предметов и снижения за счет этого трудоемкости выполняемых с отражателем работ.
Указанная цель достигается тем, что в РЛ-отражатель, содержащий антенну, модулятор с отражателем, и источник, модулирующего сигнала, введены ответвитель сигнала, приемник, формирователь импульсов, устройство программно-временного управления и ключ, причем вход ответвителя подключен к антенне, первый выход ответвителя подключен к входу приемника, а второй - к сигнальному входу модулятора, выход приемника связан с входом формирователя импульсов, выход формирователя подключен к входу устройства программно-временного управления, выход которого подключен к управляющему входу ключа, вход ключа подключен к выходу источника модулирующего сигнала, а выход ключа - к управляющему входу модулятора.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых устройств: приемника, ответвителя, формирователя импульсов, устройства программно-временного управления, ключа.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, широко используются в различных радиотехнических устройствах, но в таком сочетании и в таких связях, как в заявляемом устройстве, не выявлены в других технических решениях при излучении данной и смежной областей техники, и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 представлена блок-схема РЛ-отражателя.
Цифрами обозначены:
1 - антенна;
2 - ответвитель сигнала,
3 - приемник,
4 - модулятор,
5 - ключ,
6 - источник модулирующего сигнала,
7 - формирователь импульсов,
8 - отражатель,
9 - устройство программно-временного управления.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы устройства.
Цифрами обозначены:
1-7 - пакеты СВЧ-импульсов, принимаемые антенной;
8 - видеоимпульсы на выходе приемника,
9 - импульсы на выходе формирователя импульсов;
10 - модулирующий сигнал на выходе ключа,
11 - модулирующий сигнал на выходе ключа.
Отражатель (фиг. 1) содержит ответвитель 2, к входу которого подключена антенна 1. К первому выходу ответвителя 2 подключен модулятор 4 с отражателем 8, а к второму выходу - цепь из соединенных последовательно приемника 3, формирователя 7 и устройства 9 программно-временного управления. К выходу устройства 9 подключен управляющий вход ключа 5. Выход источника 6 модулирующего сигнала подключен к управляющему входу модулятора 4 через ключ 5.
Отражатель работает следующим образом. Сигнал РЛС улавливается антенной 1 и поступает в ответвитель 2.
Основная часть принятого сигнала с первого выхода ответвителя 2 проходит через модулятор 4 и, отразившись от отражателя 8 и повторно пройдя через модулятор 4 и ответвитель 2, излучается обратно в пространство антенной 1.
Источник 6 модулирующего сигнала вырабатывает модулирующий сигнал, который через ключ 5 поступает на вход модулятора 4.
Если ключ 5 замкнут, то на модулятор 4 поступает модулирующий сигнал и под его воздействием модулятор 4 модулирует проходящий через него СВЧ сигнал.
Если ключ 5 разомкнут, то на модулятор 4 модулирующий сигнал не поступает и СВЧ сигнал, пройдя через модулятор 4, отражается в пространство немодулированным.
Ключом 5 управляет цепь приема сигнала, работа которой иллюстрируется временными диаграммами на фиг. 2 (показан случай облучения отражателя пакетами зондирующих импульсов РЛС кругового обзора).
Цепь приема сигнала работает следующим образом. Со второго выхода ответвителя 2 незначительная часть энергии сигнала (2÷4%) поступает в приемник 3, на выходе которого выделяются пакеты видеоимпульсов (фиг. 2 диаграмма 2).
Эти видеоимпульсы поступают на формирователь 7, который из пакета импульсов формирует один импульс. Для рассматриваемого случая работы с РЛС кругового обзора длительность этого импульса должна быть больше длительности пакета импульсов.
Импульсы на выходе формирователя 7 для рассматриваемого случая назовем импульсами обзора. С выхода формирователя 7 импульсы обзора поступают в устройство 9 программно-временного управления, которое из импульсов обзора формирует импульсы управления ключом 5.
Функциональным назначением устройства 9 является формирование импульсов управления ключом, длительность которых и паузы между ними равны определенному количеству импульсов обзора, которое определяется программой, заложенной в устройстве 9.
Закономерность в последовательности формируемых устройством 9 импульсов может быть любой и выбирается с учетом характеристик РЛС исходя из наилучшего ее проявления и обнаружения в РЛС при приеме сигнала отражателя.
Устройства, аналогичные по своим функциям устройству 9 широко известны в вычислительной технике и используются для программно-временного управления составными частями ЭВМ.
Чаще всего они состоят из двоичного счетчика импульсов, на вход которого подают счетные импульсы и дешифратора, входы которого подключены к выходам двоичных разрядов счетчика.
Двоичный счетчик преобразует поступающие на его вход импульсы в двоичный код, меняющийся во времени в соответствии с тактовой частотой входных импульсов.
Дешифратор преобразует код числа, поступающий на его входы, в последовательность импульсов в соответствии с требуемой программой. По такому принципу построена, например, микросхема 564ИЕ9 (см. Отраслевой стандарт. Микросхемы интегральные Серия. 564. Руководство по применению ОСТ11 340.907-80).
На фиг. 2 (диаграмма 4) показаны импульсы на выходе устройства 9, например, для случая, когда длительность импульса равна двум периодам обзора РЛС, их длительность паузы также равна двум периодам обзора.
Таким образом, в ответ на облучающий сигнал РЛС предлагаемый отражатель отражает как модулированный сигнал, так и немодулированный, причем делает это по программе, которая определяет, какое количество обзоров РЛС отраженный сигнал будет модулированным, а какое - немодулированным.
При приеме такого сигнала в РЛС аппаратура СДЦ модулированный сигнал будет выделять, а немодулированный - подавлять. В результате этого на индикаторе РЛС сигнал отражателя будет появляться и исчезать в соответствии с заложенной программой в устройстве 9. В частности так, как показано на фиг. 2 сигнал отражателя два обзора РЛС будет наблюдаться на индикаторе РЛС, а два обзора будет отсутствовать.
Знание закона, по которому должен появляться на индикаторе РЛС сигнал отражателя и пропадать, позволяет оператору РЛС надежно распознавать сигнал отражателя на фоне нескомпенсированных аппаратурой СДЦ сигналов от местных предметов, имеющих постоянную интенсивность.
Простота и надежность распознавания сигнала предлагаемого отражателя на фоне сигналов от местных предметов позволяет осуществлять контроль характеристик РЛС в процессе эксплуатации практически в любых условиях и местах установки отражателя на местности силами, обслуживающего персонала невысокой квалификации.
Оснащение современных РЛС, входящих в состав комплексов ПВО, отражателями с такими характеристиками является в настоящее время актуальной задачей, так как для поддержания постоянной готовности средств ПВО, например, корабельных, особенно работающих по малоразмерным целям (противокорабельные ракеты), требуется в ходе эксплуатации постоянно контролировать точностные характеристики и взаимную юстировку составных частей комплексов ПВО.
При решении этих задач использование предлагаемого отражателя дает экономический эффект за счет:
- исключения дополнительных затрат на изготовление специальных стационарных или передвижных вышек, необходимых при использовании других типов отражателей;
- исключения дополнительных затрат (моторесурс носителя, горючее, время), имеющих место при использовании известных отражателей, связанных с необходимостью размещения их на местности где обеспечивается обнаружение сигнала отражателя на фоне помех от местных предметов и необходимости перемещения в этот район носителя с РЛС (предлагаемый отражатель обеспечивает выполнение этих работ в любом месте стоянки носителя с РЛС);
- снижения требований к квалификации специалистов при проведении котировочных и др. работ;
Авторами изготовлен макет и проведена экспериментальная проверка предлагаемого отражателя в натурных условиях совместно с РЛС обнаружения целей кругового обзора.
Отражатель состоял из зеркала с облучателем, к которому подключен ответвитель, к первому выходу которого подключен модулятор (фазовращатель на pin-диодах с закороткой на фланце), а к второму - приемник (детекторная секция с видеоусилителем), формирователь импульсов (мультивибратор), устройство программно-временного управления (счетчик с дешифратором). В качестве ключа использовался транзисторный ключ. Источником модулирующего сигнала служил генератор импульсов.
Результаты испытаний полностью подтвердили положительные качества заявляемого устройства. Сигнал отражателя легко распознавался специалистами любой квалификации, в том числе и личным составом корабельной РЛС.