РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ

Радиолокационная станция
Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использовано в корабельных (судовых) или наземных радиолокационных станциях (РЛС), предназначенных для обнаружения надводных и береговых целей и измерения их координат.
В настоящее время в судовых РЛС, предназначенных для обнаружения надводных и береговых целей, используются простые импульсные сигналы с высокой скважностью
(Q  10 ) и сравнительно высокой импульсной мощностью (единицы и десятки киловатт в импульсе), построенные по некогерентной схеме - с передатчиком на основе магнетронного генератора и приемником супергетеродинного типа с местным гетеродином на основе отражательного клистрона, частота колебаний которого подстраивается вручную или с помощью схемы автоматической подстройки частоты (АПЧ) (см., например, 1, стр. 95-105). Недостатком такой РЛС является низкая помехозащищенность по отношению к естественным и организованным радиопомехам, связанная как с невысокой скрытностью зондирующих сигналов, так и с невозможностью быстрой перестройки параметров, прежде всего, несущей частоты, а также - с невозможностью организации режима работы с высокой когерентностью.
Известна другая РЛС по патенту США № 4.338.604, МПК GO1S 13/24, публикация 06.07.82. Эта РЛС наиболее б;шзка к предлагаемому устройству по сво технической сущности и принята за прототип 2. РЛС - прототип использует сигналы с внугриимпульсной фазовой манипуляцией (ФМ-сигналы) с сзпцественно меньшей скважностью, чем импульсMIIKGOIS 13/42
ные, при меньшей импульсной мощности и той же энергии импульса и допускает перестройку несущей частоты от импульса к импульсу по случайному закону в широком диапазоне. Она построена по когерентному принципу и содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник и выходное устройство отображения, причем передатчик вьшолнен на основе последовательно соединенных возбудителя, фазового манипулятора и усилителя мощности, управляемых блоком перестройки частоты, генератором кодов и импульсным модулятором соответственно, а приемник содержит усилитель высокой частоты, декодирующее устройство, первый смеситель и второй смеситель (фазовый детектор), причем блок перестройки частоты подключен к управляющему входу возбудителя, генератор кодов соединен с управляющими входами фазового манипулятора и декодирующего устройства, выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, а выход опорной частоты возбудителя - со входом опорной частоты фазового детектора.
Благод я применению сложных ФМ-сигналов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу эта РЛС обладает более высокой помехозащищенностью и скрытностью. Однако, недостатком РЛС - прототипа является введение устройства сжатия ФМ сигналов (декодирующего устройства) в приемник и включение его непосредственно за усилителем ;«асокой частоты, так что сжатие ФМ-сигналов в прототипе выполняется на частоте принимаемых сигналов, это ограничивает возможности его реализации сравнительно малыми длительностями сложных сигналов (до 10-г15 мкс). Другим недостатком РЛС - прототипа, который также не позволяет использовать ФМ-сигналы с большими длительностями импульсов Tj, яв.ляется отсутствие учета как скорости корабля - носителя
РЛС, так и скоростей обнаруживаемых надводных целей. Между тем, как известно, взаимное передвижение РЛС и цели по линии, их соединяющей, приводат к смещению частоты прини у(9емых сигналов на частоту Допплфа
Fb  -f
2V 2V АС
А, -длинаволны, f - несущая частота, С - скорость света
Далее, устройство сжатия ФМ-сигналов, независимо от его реализации обладает частотной избирательностью по частоте Допплера, частотная характеристика его имеет вид
K(F.(см., например, 3, стр. 103, табл. 4.1) а полуширина полосы по уровню 0,7 составляет
0,5ДК  0,4
Поэтому, если, например, РЛС расположена на борту корабля, развивающего скорость до 60 узлов относительно цели (30 м/с, то есть 108 км/ч), то соответствующее допплеровское смещение несущей частоты отраженных сигналов при несущей частоте
J  15Ггц составляет F  ЗкГц, для того, чтобы при таком смещении частоты принимаемые сигналы попали в полосу частот устройства сжатия, длительность применяемых ФМ-сигналов не должна превосходить
Tff  --  133 МКС
Аналогичная ситуация имеет место при обнаружении сигналов от целей, движущихся относительно Земли с достаточно высокой скоростью, с помощью РЛС, установленной на борту неподвижного носителя и т.п.
Таким образом, необходимость обн ужения радиолокационных сигналов от целей, движущихся относительно РЛС с высокой скоростью, заставляет ограничивать длительность Tfj зондирующих сигналов в РЛС - прототипе, то есть не позволяет обеспечить достаточное уменьщение скважности Q, а, следовательно, повышение скрытности.
и
щих сигналов при обнаружении сигналов от близко расположенных или сильно отражающих целей (то есть целей с большой эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР), например, СТ..  10 м), при одновременном необходимом уменьшении длительности зонди
рующих сигналов Tjj по мере уменьшения дальности R до обнаруживаемых целей в соответствии с очевидным соотношением
а также перехода в пассивный режим работы РЛС при обнаружении целей, являющихся одновременно активными источниками радиоизлучений (ИР).
Технической задачей полезной модели явдиется повышение скрытности работы РЛС при сохранении или увеличении дальности обнфужения.
Для решения поставленной задачи в РЛС осуществляется пассивный режим работы - обнфужение ИР, затем излучение зондирующих сигналов с малой скважностью и малой импульсной мощностью с внутриимпульсной ФМ с регу.лировкой мощности и длительности импульсов, с обработкой принимаемых ФМ - сигналов на видеочастоте в квадратурных каналах, компенсация догшлеровского смещения частоты, возникающего вследствие собственной скорости носите.ля РЛС в направлениях на наблюдаемые цели, и поиск по частоте Допплера для обнаружения скоростных целей.
Сущность полезной модели заключается в том, что в РЛС, содержащую последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, антенный переключатель и антенну, подключенный к третьему плечу антенного переключателя приемник эхосигналов, причем передатчик содержит последовательно соединенные блок перестройки частоты, возбудитель, фазовый манипу.лятор и усилитель мощности, а также генератор кодов фазовой манипуляции и импульсный моду.лятор, а приемник эхосигналов содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и последовательно соединенные по двум линиям блок фазовых детекторов и блок видеоусилителей, причем выход усилителя промежуточной частоты соединен с сигнальным входом блока фазовых детекторов, а также блок вторичной обработки и ото ажения информации, причем выход гетеродинной частоты возбудителя соединен с гетеродинным входом смесителя, вы
г..
ходы генератора кодов фазовой манипуляции и импульсного модулятора соединены, соответственно с управляющими входами фазового манипулятора и усилителя мощности, выход синхроимпульсов частоты повторения синхронизатора соединен с управляющими входами импульсного модулятора и генератора кодов фазовой манипуляции, выход тактовых импульсов синхронизатора соединен со вторым входом - тактовых импульсов - генератора кодов фазовой манипуляции, а выход кода углового положения антенны соединен с информационным входом блока вторичной обработки и отображения информации, введены последовательно соединенные приемник радиоизлучений и блок обн ужения и измерения, последовательно соединенные блок управления, преобразователь код-частота и блок смещения частоты, а также блок внутрипериодной обработки, причем выход опорной частоты возбудителя соединен со входом опорной частоты блока фазовых детекторов через блок смещения частоты, информационные входы блока управления соединены, соответственно, первый - с информационным выходом блока перестройки частоты, четвертый - с выходом кода углового положения антенны, а второй и третий являются входом ввода собственной скорости носителя радиолокационной станции и входом установки скорости обнаруживаемой цели, соответственно, выходы управляющих сигналов блока управления соединены, соответственно, второй - со входом управления мощностью усилителя мощности, третий - с обьедине:1ными входом синхронизатора и входом управления полосой блока видеоусилителей, четвертый - со входом управления приводом антенны, пятый с объединенными входами коммутации частотных каналов блока вторичной обработки и отображения и блока обнаружения и измерения, а шестой - со входом коммутации антенны, первый и второй квадратурные выходы блока видеоусилителей соединены с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки, выход сигналов которого подключен к первому сигнальному входу блока вторичной обработки и отображения информации, ко второму сигнальному входу которого подключен выход блока обнаружения и измерения, сигнальный вход приемника радиоизлучений соединен со вторым сигнальным выходом антенны, выход генератора шюв фазовой манипуляции соединен также со входом кодов блока внутрипериодной , а выходы синхроимпульсов частоты повторения и импульсов тактовой частоты синхронизатора соединены также с соответствующими входами блока внутрипериодной обработки и блока вторичной обработки и отображения.
Сущность полезной модели поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - структурная схема РЛС;
фиг. 2 - структурная схема антенны;
фиг. 3 - стрз ктурная схема усилителя мощности;
фиг. 4 - структурная схема возбудителя;
фиг. 5 - структурная схема блока перестройки частоты;
фиг. 6 - структурная схема блока внутрипериодной обработки;
фиг. 7 - структурная схема приемника радиоизлучений;
фиг. 8 - структурная схема блока обн ужения и измерения;
фиг. 9 - структурная схема блока вторичной обработки и отображения;
фиг. 10 - структурная схема блока управления;
фиг. 11 - осциллограммы управляющих сигналов на выходах синхронизатора;
фиг. 12 - структурная схема синхронизатора.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1- антенна (А), структурная схема которой представлена на фиг. 2;
2- антенный переключатель (АП), выполняемый в виде ферритового Y-iwpiQawTOpa;
3- усилитель мощности (УМ), структурная схема которого представлена на фиг. 3;
4- фазовый манипулятор (ФМ), вьшолняемый по схеме, приведенной в 2, причем в качестве линий задержки могут использоваться отрезки полоскового волновода, коммутируемые СВЧ-диодами, которые управляются импульсами, поступающими от генератора 9 кодов фазовой манипуляции (см. ниже), причем при отсутствии управ.ляющих импульсов СВЧ-диоды запираются, чем обеспечивается также и импульсная модуляция СВЧколебаний;
5- возбудите.11ь (В), структурная схема которого представлена на фиг. 4;
6- блок перестройки частоты (БПЧ), структурная схема которого представлена на фиг. 5;
7- синхронизатор (С), структурная схема которого представлена на фиг. 12, а на . 11 представлены осциллограммы сигналов на его выходах;
приведенных в 4, стр. 103-107, рис. 43-45;
9- генератор кодов (ГК) фазовой манипуляции, который может бьпъ выполнен по схеме, приведенной в 4, стр. 421, рис. 17;
10- усилитель высокой частоты (УВЧ), реализуемый в виде транзисторного СВЧусилителя;
11- смеситель (СМ), выполненный в виде балансного смесителя (см. 4, стр. 144);
12- усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
13- блок фазовых детекторов (БФД), состоящий из двух идентичных фазовых детекторов, сигнальные входы которых объединены, а входы напряжений опорной частоты соединены через фазовращатель на 90°;
14- блок видеоусилителей (БВУ), состоящий из двух идентичных п аллельно включенных видеоусилителей, полоса пропускания которых может регулироваться например, коммутацией конденсаторов, определяющих частоту среза;
15- блок внутрипериодной обработки (БВПО), структурная схема которого представлена на фиг. 6;
16- преобразователь код-частота (ПКЧ), который может быть выполнен в виде последовательного соединения генератора импульсов, управляемого делите.}1Я частоты повторения (на основе счетчика), коэффициент деления которого определяется кодом частоты Допплера, и фильтра нижних частот, вьщеляющего первую гармонику;
17- блок смещения частоты (БСЧ), который может быть выполнен на основе смесителя с подавлением зеркального канала (см. 4, стр. 144, рис. Зв);
18- приемник радиоизлучений (ПР), структурная схема которого представлена на фиг. 7;
19- блок обнаружения и измерения (БОИ), структурная схема которого представлена на фиг. 8;
20- блок вторичной обработки и отображения (БВОО), структурная схема которого представлена на фиг. 9;
21- блок управления (БУ), структурная схема хсугорого представлена на фиг. 10.
ключатель 2 и антенна 1, последовательно соединены усилитель 10 высокой частоты, смеситель И, усилитель 12 промежуточной частоты, последовательно соединены по двум линиям блок 13 фазовых детекторов, блок 14 видеоусилителей и блок 15 внутрипериодной обработки, причем сигнальный вход блока 13 фазовых детекторов соединен с выходом усилителя 12 промежуточной частоты, а выход блока 15 внутрипериодной обработки подключен к первому сигнальному входу блока 20 вторичной обработки и отображения, сигнальный выход антенны 1 через последовательно соединенные приемник 18 радиоизлучений и блок 19 обнаружения и измерения соединен со вторым сигнальным входом блока 20 вторичной обработки и отображения, второй выход синхронизатора 7 соединен, соответственно, через импульсный модулятор 8 и генератор 9 кодов фазовой манипуляции с управляющими входами усилителя 3 мощности и фазового манипулятора 4, а также - с третьим входом блока 15 внутрипериодной обработки, объединенным с шестым входом блока 20 вторичной обработки и отображения, четвертый вход блока 15 внутрипериодной обработки, объединенный со вторым входом - тактовой частоты - генератора 9 кодов фазовой манипуляции и пятым входом - тактовой частоты - блока 20 вторичной обработки и отображения, подключен к третьему выходу синхронизатора 7, а выход генератора 9 кодов фазовой манипуляции подключен также к пятому входу - кодов - блока 15 внутрипериодной обработки.
Второй выход - гетеродинной частоты - возбудителя 5 подключен к гетерод1шному входу смесителя 11, а третий выход - опорной частоты - возбудителя 5 через блок 17 смещения частоты соединен со входом опорной частоты блока 13 фазовых детекторов.
Второй вход - допплеровской частоты - блока 17 смещения частоты через преобразователь 16 код-частота соединен с первым выходом - кода допплеровской частоты - блока 21 управления, второй выход - кода мощности - блока 21 управления соединен с третьим - информационным - входом усилителя 3 мощности, третий выход соединен с объединенными входом управления синхронизатора 7 и входом блока 14 видеоусилителей, четвертый выход - управления приводом - соединен с третьим входом антенны 1, пятый выход - коммутации частотных каналов - соединен с объединенными входом управления блока 19 обнаружения и изме{) и четвертым входом блока 20 вторичной обработки и отображения, а шестой выход - QifPHana коммзпгации антенны - подключен ко второму входу антенны 1.
перестройки частоты, второй и третий входы - к датчикам собственной скорости носителя РЛС и радиальной скорости цели соответственно, четвертый вход, объединенный с третьим входом блока 20 вторичной обработки и отображения, подключен ко второму выходу - кодов углового положения - антенны 1.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
22- блок антенн (БА);
23- антенна активного канала (АА);
241,..., 24п - антенны пассивного канала (AQi,..., АПп);
25- коммутатор (К);
26- привод антенны (ПА).
На схеме по фиг. 2 антенна 23 активного канала через коммутатор 25 соединена с первым входом антенны 1, выход коммутатора 25 образует первый выход антенны 1, второй вход ее соединен с управляющим входом коммутатора 25, выходы антенн 24, ..., 24п пассивного канала также соединены с первым выходом антенны 1. Антенны 23 и 24ь ..., 24п объединены механически в блок 22 антенн, который связан кинематически с выходом привода 26 антенны, информационный выход последнего соединен со вторым выходом антенны 1, а вход управления привода соединен с третьим входом антенны.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:
27- первый коммутатор (Ki);
28- предварительный усилитель (У i);
29- второй коммутатор (К2);
30- выходной усилитель (У2);
31-32 - первый и второй ключевые блоки соответственно (Кль Кл2);
33 - выходной коммутатор (KB).
На схеме по фиг. 3 последовательно соединены первый коммутатор 27, предварительньш усилитель 28, второй коммутатор 29 и выходной усилитель 30, сигнальный вход первого коммутатора образует первый вход усилителя 3 мощности, второй вход его соответственно через первый и второй ключевые блоки 31, 32 соединен со входами импульсной модуляции предварительного усилите.пя 28 и выходного усилителя 30, управляющие входы коммутаторов 27, 29, ключевых блоков 31, 32 и выходного коммутатора 33 образуют третий
вход усилителя 3 мощности, вторые выходы коммутаторов 27, 29 и выход выходного усилителя 30 подключены, соответственно, к первому, второму и третьему сигнальным входам выходного коммутатора 33, а выход последнего образует выход усилителя 3 мощности.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:
34i,..., 34/ - кв цевые генфаторы (КГь ..., КГ/);
35ь ..., 35/- усилители (УСь ..., УС/);
36- умножитель частоты (Умн);
37- усилитель колебаний частоты сигнала (УСс);
38- смеситель (См);
39- генератор колебаний опорной частоты (ГОЧ);
40- усилитель колебаний частоты гетеродина (УСг);
41- усилитель колебаний опорной частоты (УСо).
На схеме по фиг. 4 / цепочек из последовательно соединенных кварцевых генераторов 34i,..., 34/ и усилителей 351,..., 35/ соединены параллельно, выходы последних объединены, объединенный выход соединен со входом умножителя 36, выход которого через усилитель 37 колебаний частоты сигнала соединен с первым выходом возбудителя 5 и со входом смесителя 38, выход последнего через усилитель 40 колебаний частоты гетеродина соединен со вторым выходом возбудителя 5, а второй вход - с первым выходом генератора 39 колебаний опорной частоты, другой выход которого через усилитель 41 колебаний опорной частоты соединен с третьим выходом возбудителя 5, а управляющие входы усилителей 35i,..., 35/ образуют вход возбудителя 5.
На фиг. 5 приняты следующие обозначения:
42- генератор шумов (ПП);
43- усилитель-ограничитель (УО);
44- счетчик (Сч);
45- элемент И (И);
46- регистр (Р);
1 - дешифратор (ДШ).
образует первый - управляющий - выход блока 6 перестройки частоты, а вход соединен со вторым - информационным - выходом блока 6 перестройки частоты, второй вход элемента И 45 образует вход блока 6 перестройки частоты.
На фиг. 6 приняты следующие обозначения:
48,..., 48п1 - умножители первой (синусной) квадратуры (Vis, ---, Vms);
49i,..., 49in - умножители второй (косинусной) квадратуры (Vie,..., УШС);
50- сдвиговый регистр первой (синусной) квадратуры (CPg);
51- сдвиговый регистр второй (косинусной) квадратуры (СРс);
52- ключевой блок (Кл);
531,..., 53iii - накапливающие сумматоры пфвой (синусной) ква фатуры (His, -. Нщз);
541,..., 54ш - накапливающие сумматоры второй (косинусной) квадратуры (Hic,..., Hmc);
55i,..., 55iii - блоки объединения квадратур.
На схеме по фиг. 6 первые входы умножителей 481, ..., 48in первой  (синусной  квадратуры) соединены с соответствующими разрядами сдвигового регистра 50, выходы этих умножителей через соответствующие накапливающие сумматоры 531, ..., 53ш соединены с первыми входами соответствующих блоков 55, ..., 55т объединения квадфатур, а вторые входы умножителей 481, ..., 48in объединены между собой и соединены с первьш сигнальным входом блока 15 внутрипериодной обработки. Аналогично, первые входы умножителей 49i,..., 49in второй (косинусной) квадратуры соединены с соответствующими разрядами сдвигового регистра 51, выходы этих умножителей через накапливающие сумматоры 541, --, 54in соединены со вторыми входами соответствующих блоков 551, ..., 55щ объединения квадратур, а вторые входы умножителей 491,..., 49m объединены между собой и соединенъ со вторым сигнальным входом блока 15. Третий вход (синхроимпульсов) блока 15 соединен с объединенными входами установки нуля всех 2т накапливающих сумматоров - 531, ..., 53щ и 54i,..., 54щ, а также - с управляющим входом ключевого блока 52, сигнальный вход последнего является входом 4 (тактовых импульсов) блока 15, а выход подключен к объединенным тактирующим входам сдвиговых регистров 50 и 51, их сигнальные входы также объединен и подключены к пятому входу (кодов фазовой манипуляции) блока 15, а выходы бл9ков 55i,..., 55т объединения квадратур образуют ш-канальный выход блока 15.
На фиг. 7 приняты следзтощие обозначения:
56i,..., 56n+i - усилители высокой частоты (УВЧь ..., );
571, ..., 57п+1 - блоки частотной селекции (БЧСь ..., БЧСп+i), состоящие из полосовых фильтров с примыкающими друг к другу частотными х актеристиками;
58i,..., 58n+i - блоки амплитудных детекторов (БДь ..., БДп+i);
59i,..., 59n+i - блоки видеоусилителей (БВУ,..., BBYn+i).
На схеме по фиг. 7 п аллельно соединены п+1 идентичных цепей, состоящих из соединенных последовательно усилителей 56i, высокой частоты, блоков 57i частотной селекции, блоков 58i амплитудных детекторов и блоков 59i (/  1,2, ..., п+1) видеоусилителей каждая. Входы усилителей 56i, ..., 56n+i образует объединенный n+1-канальный вход приемника 18 радиоизлучений, выходы блоков 591, ..., 59n+i видеоусилителей образуют объединенный Мканальный выход
где ntj - число частотных каналов (фильтров) в i -м частотном диапазоне приемника 18 радиоизлучений.
На фиг. 8 приняты следующие обозначения;
60,..., 60п+1 - блоки квантования (БКь ..., БКп+i);
61- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
62- дешифратор (/ЦП).
На схеме по фиг. 8 объединенные многоканальные входы блоков 601, ..., 60n+i квантования образуют М-канальный сигнальный вход блока 19 обнаружения и измерения, выходы блоков 601, ..., 60ii+i квантования соединены с соответствующими ячейками оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 61, выход которого образует выход блока 19, а азресный вход ОЗУ 61 через дешифратор 62 соеданен со входом опроса (коммутации) блока 19.
На фиг. 9 приняты следующие обозначения:
63i,..., бЗд - амплитудные квантователи (AKi,..., AKm);
м  ,щ
651,..., 65rn - многовходовые сумматоры ( / ,..., У. )
66- первый коммутатор (Ki);
67- ключевой блок (Кл);
68- монитор (М);
69- счетчик (Сч);
70- первый цифроаналоговый преобразователь (UATIi);
71- второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП2);
72- первый дешифратор (ДШ);
73- второй коммутатор (К2);
74- второй дешифратор (ДШ2);
75- люминесцентное табло (ЛТ);
76- третий дешифратор (ДШз).
На схеме по фиг. 9 первый - сигнальный - т-канальный вход блока 20 вторичной обработки и отображения через соответствующие амплитудные квантователи 63, ..., бЗщ соединен поканально с сигнальными входами соответствующих сдвиговых регистров 641,..., 64п1, каждый из которых выходами всех своих разрядов соединен с соответствующими входами соответствующего многовходового сумматора 65i (/ 1,2,..., m), выходы всех m Сумматоров 65 (,2, ..., т) подключены к соответствующим входам первого коммутатора 66, а выход последнего подключен к сигнальному входу монитора 68.
Тактовые входы всех m сдвиговых регистров 64i,..., 64m объединены и подключены к шестому входу - синхроимпульсов частоты повторения - блока 20, к той же точке подключен также и управляющий вход ключевого блока 67, сигнальный вход которого соединен с пятым входом - импульсов тактовой частоты - блока 20, а выход - с управляющим входом коммутатора 66, а также - через счетчик 69 и первый цифроаналоговый преобразователь 70 - со вторым входом - напряжения вертикальной развертки - монитора 68, третий вход - горизонтальной развертки - которого соединен через второй цифроаналоговый преобразователь 71 с третьим входом - кодов азимута антенны - блока 20, который через третий дешифратор 76 сшдинен также со входом индикации азимута люминесцентного табло 75.
ным входом второго коммутатх а 73, управляющий вход которого 4q3e3 второй дешифратор 74 соединен с четвертым входом - номера частотного канала - блока 20, а многоканальный выход коммутатора 73 соединен поканально с соответствующими входами строк люминесцентного табло 75.
На фиг. 10 приняты следующие обозначения:
77- умножитель (Умн);
78- сумматор (Z);
79- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
80- блок управления мощностью (БУМ);
81- блок управления синхронизатором (БУС);
82- блок управления антенной (БУА);
83- блок опроса частотных каналов (БОЧК);
84- коммутатор режимов (КР).
Блоки 80, 81 и 83 могут быть вьшолнены в виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) кодов, соответственно, импульсной мощности, тактовой частоты и номеров частотных каналов с коммутаторами - ручными или электронными (в частности, блок 83), блок 82 может быть выполнен на основе ручного коммутатора и сельсина - передатчика для ручного сопровождения цели антенной.
На схеме по фиг. 10 первый информационный вход блока 21 управления через умножитель 77 соединен с первым входом сумматора 78, второй вход умножителя 77 через постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 79 соединен со вторым входом блока 21 управления, третий вход которого соединен со вторым входом сумматора 78, а четвертый вход подключен ко второму входу ПЗУ 79, выход сумматора 78 является первым выходом блока 21 управления, остальные его выходы с второго по щестой являются, соответственно, выходами блока 80 управления мощностью, блока 81 з фавления синхронизатором, блока 82 зшравления антенной, блока 83 опроса частотных каналов и коммутатора 84 режимов.
На фиг. 11 приняты следующие обозначения:
85- осциллограмма импульсов с длительностью Т Q , опережающих момент начала
86- осциллограмма синхроимпульсов с длительностью Tj и периодом повторения
7д - для управления импульсным модулятором 8, генератором 9 кодов фазовой манипуляции, а также - блоками 15 и 20 - на втором выходе синхронизатора;
87- осциллограмма импульсов тактовой частоты frp с периодом повторения
Т - у f « LYI и длительностью Т  « Т - для управления генератором 9 кодов фа//Г
зовой манипуляции, а также - блоками 15 и 20 - на третьем выходе синхронизатора 7. На фиг. 12 приняты следующие обозначения:
88- генератор тактовых импульсов (ГТИ);
89- управляемый делитель частоты (УД);
90- блок RS- триггеров (БТр) с дешифраторами;
91- формирователь импульсов (ФИ).
На схеме по фиг. 12 последовательно соединены генератор 88 тактовых импульсов, управляемый делитель 89 частоты, блок 90 триггеров с дешифраторами и формирователь 91 импульсов, выход которого является первым выходом синхронизатора 7, второй выход блока 90 триггеров образует второй выход синхронизатора 7, вход блока 90 триггеров соединен с выходом управляемого делителя 89 частоты, который соединен также с третьим выходом синхронизатора 7, а управляющий вход управляемого делителя 89 является входом синхронизатора 7.
В соответствии с рассмотренной структурной схемой (фиг. 1) предлагаемая РЛС работает следующим образом.
На первом этапе РЛС работает в пассивном режиме, при этом производится прием и обнгфужение радиоизлучений, оценка их интенсивностей и измерение азимутов их источников. В этом режиме по кодовому сигналу, поступающему из блока 80 управления мощностью (фиг. 10), входящему в блок 21 управления, через второй выход блока 21 на третий вход усилителя 3 мощности (фиг. 3), первый коммзтатор 27 приводится в положение, при котором сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает непосредственно на первый вход выходного коммутатора 33 и через него - на выход усилителя 3 мощности, а ключевые блоки 3| и 32 размыкают цепи меяаду вторым входом усилителя 3 мощности и входами модуляции усилителей 28 и 30, снимая с них высокое напряжение. Одновременно
коммутатор 84 режима в блоке 21 управления выдает сигнал, обеспечивающий переключение антенны 23 активного канала (фиг. 2) через коммутатор 25 на первый выход антенны 1, что достигается подачей управляющего сигнала через шестой выход блока 21 управления и второй вход антенны 1 на управляющий вход коммутатора 25. Далее, по сигналу, поступающему из блока 82 управления антенной через четвертый выход блока 21 и третий вход антенны 1 на привод 26 антенны, производится секторный обзор пространства в горизонтальной плоскости. Сигналы источников радиоизлучений в частотном диапазоне антенн 23 и (или) 241,..., 24п, попадают в соответствующий усилитель 56i высокой частоты приемника 18 радиоизлучений (фиг. 7), а затем поступают в соответствующие блока 57i (/ 1,2, ..., п+1) частотной селекции. После усиления и фильтрации по высокой частоте принимаемые сигналы детектируются по амплитуде и усиливаются по видеочастоте в многоканальных блоках 58i детекторов и блоках 59i видеоусилителей, соответственно, и проходят с выхода приемника 18 радиоизлучений на вход блока 19 обн ужения и измерения (фиг. 8).
Сигналы радиоизлучений, поступающие на вход блока 19 обнаружения и измерения, в каждом из частотных диапазонов поступают по mi линиям на соответствующий блок 60i (,2, ..., п+1) квантователей, который содержит, в свою очередь, mj многоуровневых квантователей (по числу каналов частотной селекции в i-м диапазоне). В блоках 60i квантователей происходило обн ужение сигналов - по превышению первого уровня квантования, выбираемого из условия допустимой вероятности ложной тревоги - и оценка их интенсивности - по номеру наибольщего уровня квантования, превьщ1аемого амплитудой принимаемого сигнала. Далее, эта информация, то есть кодированные значения амплитуды, поступает в ОЗУ 61, где записывается в ячейку, адрес которой определяется номерами диапазона и канала частотной селекции в этом диапазоне.
Считывание информации из ОЗУ 61 происходит по сигналу опроса, поступающего из блока 83 опроса частотных каналов с пятого выхода блока 21 ущ авления через второй вход блока 19 обнаружения и измерения и дешифратор 62 на ОЗУ 61 периодически, причем период сигналов оппрса должен быть существенно меньще времени сканирования одного
азимутального напр Е дения 71, определяемого шириной диаграммы направленности антенны по азимуту ф Q з  угловой скоростью
Информация из ОЗУ 61 поступает через выход блока 19 обнаружения и измерения на второй вход блока 20 вторичной обработки и отображения {фиг. 9) в виде кодов интенсивности и попадает через дешифратор 72 на коммутатор 73, управляемый теми же сигналами опроса частотных каналов, приходящими из блока 83 блока 21 управления (фиг. 10) через четвертый вход блока 20 (фиг. 9) и дешифратор 74 на вход управления коммутатора 73. Пройдя коммзггатор 73, значения интенсивности сигналов радиоизлучения высвечиваются на люминесцентном табло 75 в виде таблицы, номер строки в которой соответствует номеру частотного диапазона и частотного канала в этом диапазоне. В углу таблицы высвечивается соответствующее значение азимута антенны, которое попадает на люминесцентное табло 75 через дешифратор 76 (фиг. 9) и третий вход блока 20 со второго выхода антенны 1 (фиг. 2).
После обнаружения источников радиоизлучений в пассивном режиме, а также при необходимости, диктуемой тактической задачей, РЛС переходит в активный режим. При этом коммутатор 84 режима в блоке 21 управления (фиг. 10) вьвдает сигнал через шестой выход блока 21 и второй вход антенны 1 (фиг. 2) на управляющий вход коммутатора 25, что обеспечивает переключение антенны 23 активного канала на первый вход антенны 1. При этом прием радиоизлучений в остальных диапазонах может производиться по-прежнему.
Работа РЛС в активном режиме происходит следующим образом.
Возбудитель 5 (фиг. 4) передающего устройства генерирует колебания частоты сигнала , гетеродина Jpj и опорной частоты JQJJ , при этом частоты , fp высокостабильны в течение одного периода повторения  зондирующих импульсов РЛС, но меняются скачком от периода к периоду по случайному закону под действием блока 6 перестройки частоты, принимая одно из i значений (,2, ..., /), причем так, что всегда выполняется соотноше1ше
fon fci-fri const Возбудитель 5 работает следующим образом (фиг. 4). |Сварцевые генераторы 34i, ..., 34/ генерируют колебания, каждый на своей частоте сканирования Ш , то есть Т  .
J. Эти колебания проходят через стробируемые усилители 35i,..., 35/ соответственно, из
которых в данном периоде повторения открыт только один, именно тот, на управляющий вход которого со входа возбудителя 5 поступает единственный ненулевой разряд пгфаллельного /-разрядного кода, формируемого в блоке перестройки частоты. Эти колебания умножаются по частоте в умножителе 36 на wi и таким образом образуются колебания частоты сигнала У,   i/fa которые усиливаются усилителем 37 и проходят на первый выход возбудителя 5. Одновременно колебания частоты  поступают на смеситель 38, на
другой вход которого приходят колебания частоты JQH , генерируемые кварцевым генератором 39 опорной частоты.
После смешения на выходе смесителя образуются колебания частоты гетеродина
fn  fci  fon
что и обеспечивает выполнение приведенного выше соотношения. С другого выхода генератора 39 опорной частоты колебания частоты JQJJ проходят через усилитель 41 колебаний опорной частоты на третий выход возбудителя 5.
Перестройка частот f и fp производится с помощью блока 6 перестройки частоты, работающего следующим образом (фиг. 5).
Генератор 42 шумов (ГШ), построенный, например, на основе шумового диода, генерирует колебания шумов с шириной спектра А/, значительно превосходящей частоту
повторения FJJ, далее, эти колебания усиливаются и ограничиваются в усилителеограничителе 43 и поступают на счетчик 44, который осуществляет счет, например, положительных фронтов по модулю Hf к имеет, таким образом, И/- равновероятных состояний. В момент, определяемый импульсами, поступаюшими через период повторения с первого выхода синхронизатора 7 с з еждением на время to относительно начала следующего зондирующего импульса, показания счетчика 44 через элемент И 45 записываются в регистр 46 ц преобразуются в дешифраторе 47 в параллельный код с числом разрядов П f,
iпериода повторения и определяет значения частот f и fp в следующем периоде повторения. Этот код поступает на пфвый выход блока 6 перестройки частоты и, далее, на вход возбудителя 5. Одновременно код номера несущей частоты в следующем периоде повторения поступает через второй выход блока 6 перестройки частоты на первый вход блока 21 управления (см. ниже).
Колебания частоты сигнала f поступают на фазовый манипулятор 4, где манипулируются по фазе двоичным многоразрядным кодом (с числом разрядов N), формируемым в генераторе 9 кодов фазовой манипуляции, усиливаются по мощности в усилителе 3 мощности, формирующем зондирующие сигналы под действием импульсного модулятора 8, З травляемого синхроимпульсами, поступающими со второго входа синхронизатора 7.
В начале активного режима целесообразно работать с минимальной импульсной мощностью и длительностью зондирующих сигналов, когда обеспечивается наивысшая скрытность. При этом по кодовому сигналу, поступающему из блока 80 управления мощностью через второй выход блока 21 управления (фиг. 10) на третий вход усилителя 3 мощности первый коммутатор 27 (фиг. 3) усилителя 3 мощности находится в положении, когда сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает непосредственно на первый вход выходного коммутатора 33 и через него - на выход усилителя 3 мощности, а ключевые блоки 31 и 32 размыкают цепи между вторым входом усилителя 3 мощности и входами модуляции усилителей 28 и 30 (импульсная модуляция при этом осуществляется, как упомянуто выше, фазовым манипулятором 4).
Изменение длительности импульсов 7  Лт j осуществляется путем изменения длительности дискретов T, определяемой тактовой частотой yj., так что т -- /
Это производится по сигналу от блока 81 управления синхронизатором 7, поступающим  третий выход блока 21 управления на вход синхронизатора 7, что приводит к изменению тактовой частоты импульсов на третьем выходе синхронизатора 7. При сотфа1 Т
И  f   порционально Т, одновременно меняется и период повторения 7 при постоянной скважности Q Tjj j Т . В начале активного этапа работы РЛС длительность дискретов t, а, следовательно, Г  А/Т и   QT (N  COnst, Q- COW5O принимают минимальные значения, обеспечивая возможность наблюдения целей на малых дальностях {Rf, ), при этом достигается высокая скрьггаость. Далее, при необходимости импульсная мощность  зондирующих сигналов увеличивается, одновременно возрастают и длительности Tj, 7 и Тц, что позволяет обн ужить цели на больших дальностях. Увеличение мощности зондирующих сигналов / производится по кодовому сигналу, поступающему из блока 80 управления мощностью блока 21 управления (фиг. 10), первый коммутатор 27 (фиг. 3) усилителя 3 мощности переводится в положение, когда сигнал с первого входа усилителя 3 мощности поступает на вход предварительного усилителя 28, а второй коммутатор 29 соединяет выход этого усилителя со вторым сигнальным входом выходного коммутатора 33, который под действием кодового сигнала на управляющем входе выходного коммутатора 33 соединяется с выходом последнего, одновременно ключевой блок 31 замыкается, а ключевой блок 32 остается в разомкнутом состоянии, что обеспечивает работу предв ительного усилителя 28 при отключенном выходном усилителе 30 (режим средней мощности). Наконец, режим наибольшей мощности обеспечивается, когда по кодовому сигналу, постз ающему из блока 80 управления мощностью, первый (27) и второй (29) коммутаторы находятся в положении, при котором сигнал с первого входа усилителя 3 мощности проходит на вход предварительного усилителя 28, а с его выхода через коммутатор 29 на вход выходного усилителя 30, выход выходного коммутатора 33 подключается к его третьему входу, а оба ключевых блока 31 и 32 открыты и обеспечивают прохождение импульсов модуляции со второго входа усилителя 3 мощности на усилители 28 и 30. Одновременно, длительности Т, 7 и 7, принимают наибольшие установленные значения, обеспечивая возможность обнаружения на предельных дальностях.
ного канала излз аются в пространство.
Отраженные сигналы из антенны 23 активного канала через коммутатор 25 и антенный переключатель 2 попадают на усилитель 10 высокой частоты и после гетеродинного преобразования в смесителе 11 усиливаются в усилителе 12 промежуточной частоты и поступают на сигнальный вход блока 13 фазовых детекторов, на вход опорной частоты которого постз ают колебания с выхода блока 17 смещения частоты.
На выходе этого блока, построенного по принципу смесителя, образуются колебания с частотой где /оп  частота опорных колебаний, приходящих с выхода 3 возбудителя 5;
F - допплеровская частота, возникающая вследствие взаимного перемещения цели и носителя РЛС по прямой, их соединяющей.
В свою очередь, колебания с частотой F, приходящие на второй вход блока 17 смещения частоты, образуются в преобразователе 16 код-частота, который работает следующим образом.
На вход преобразовате.1и 16 код-частота с первого выхода блока 21 управления
приходит код частоты Допплера F, который образуется в сумматоре 78 блока 21 управления (фиг. 10), в котором происходит суммирование кода частоты Допплера F, соответствующей радиальной составляющей скорости FQ носителя РЛС в направлении на цель, то есть FQ СО8ф , и кода частоты F, соответствующей радиальной составляющей скорости цели, устанавливаемой оператором РЛС, осуществ.11яющим поиск по скорости в процессе радиолокационного наблюдения. Величина F определяется из выражения
доJci
причем умножение VQ X СО8ф выполняется в постоянном запоминающем устройстве 79 по значениям (адресам) KQ , ф  , поступающим на него со второго и четверТОГ9 входов блока 21 управления соответственно, а умножение получившегося произведе/О  Jon + д
2Fo со8ф
ния на сомножитель выполняется в умножителе 77, на первый вход которого через
первый вход блока 21 управления (фиг. 10) поступают коды значений несущей частоты f в данном периоде повторения с информационного выхода блока 6 перестройки частоты.
Значения кодов частоты Допплера F  F + F , поступающие в преобразователь 16 код-частота, меняют коэффициент деления управляемого делителя частоты импульсного генератора, получившаяся последовательность импульсов с частотой повторения,
равной частоте Допплера F,  попадает на  фильтр нижних частот, который вьщеляет основную гармонику, равную F и поступающую на выход преобразователя 16 кодчастота.
Колебания частоты JQ  /QJJ +  поступают на вход опорной частоты блока 13 фазовых детекторов, причем на вход опорной частоты одного из фазовых детекторов - непосредственно, а на вход дфугого - через фазовращатель 90°, таким образом, образуются квадратурные видеоканал.
Видеосигналы с выходов блока 13 фазовых детекторов попадают на соответствующие входы блока 14 видеоусилителей, полоса пропускания которых может меняться в соответствии с изменениями 1 j дискретов фазоманипулированных сигналов, определяющих
ширину их спектра, это достигается путем подачи сигналов с выхода блока 81 (фиг. 10) через третий выход блока 21 управления на управляющий вход блока 14 видеоусилителей, коммутирующих конденсаторы, опреде.ляющие частоту среза частотной характеристики видеоусилителей.
Сигналы с выходов блока 14 видеоусилителей попадают на соответствующие входы блока 15 внутрипериодной обработки.
Блок 15 внутрипериодной обработки работает следующим образом (фиг. 6).
Кодовые последовательности с выхода генератора 9 кодов фазовой манипуляции попадают через пятый вход блока 15 внутрипериодной обработки на сигнальные входы сдвиговьк регистров 50 и 51 синусного и косинусного квадратурных каналов. Эти сдвиговые регистры управляются импульсами тактовой частоты /  - (), поступающими на соответствующие входы с четвертого входа блока 15 через ключевой блок 52, на управляющий вход которого с третьего входа блока 15 поступают синхроимпульсы с
частотой повторения jF и длительностью Т, положение заднего фронта которых соответствует нулевой дальности до цели (с учетом задержки на 7 при сжатии ФМ-сигналов),
поэтому продвижение вдоль сдвиговых регистров 50 и 51 начинается как раз в момент, соответствующий нулевой дальности. Кодовые последовательности появляются на отводах от разрядов сдвиговых регистров 50 и 51 с номерами / в моменты прихода отраженных сигналов с дальностей R  i А/, где
- разрешающая способность по дальности, соответствующая длительности 1  Т дискрета фазовой манипуляции (с - скорость света).
Эти кодовые последовательности с задержками Т, 2т , , WT появляются на первых входах соответствующих умножителей 48, 482, -. 48jn первой кващ)атуры и 49i, 492,..., 49щ второй квадратуры, на другие входы которых поступают квадратурные составляющие отраженных сигналов от целей на дальностях AR, 2AR, ..., mAR (ш - число просматриваемых элементов разрешения по дальности), если, конечно, они там есть. После перемножения произведения накапливаются в соответствующих накапливающих сумматорах 531, 532, , 53п1 и 54i, 542, -. 54щ квадратурных каналов, то есть на их выходах образуются значения взаимной корреляции (свертки) кодовой последовательности и принимаемых сигналов - в соответствии с правилом оптимальной обработки (см., например, 4, стр. 424), далее, для исключения неизвестной начальной фазы, соответствующие одной и той же дальности квадратурные составляющие свертки приходят на входы соответствующих блоков 55i, 552, , 55m о&ьединения , в которых они объединяются, в частности, по правилу сумма квадратов.
М   2
прступающих с третьего входа блока 15 на входы установки нуля накапливающих сумматоров 53i,..., ЗЗтИ 54i,..., 54ni, происходит их обнуление.
Сжатые сигналы с многоканального выхода блока 15 внутрипериодной обработки попадают по соответствующим m каналам дальности на вход блока 20 вторичной обработки и отображения. Этот блок в активном режиме работы РЛС работает следующим образом (фиг. 9).
С первого входа блока 20 вторичной обработки и отображения сжатые сигналы со всех m каналов (элементов разрешения по дальности) проходят через соответствующие амплитудные квантователи 631,..., бЗт где происходит их  квантование по правилу
fl, npuSi(t)XQ
где Sj tj - сигнал на входе амплитудного квантователя Z -го канала дальности; Т| J - бинарный сигнал на его выходе;
XQ - пороговый уровень, определяемый допустимым значением ложного срабатьшания (за счет шумов).
Двоичные сигналы Т| попадают на соответствующие сдвиговые регистры 64{
(, 2, ..., т) в момент переднего фронта синхроимпульсов с частотой повторения Fjj тактовых импульсов, поступающих на тактовые входы регистров 64i с шестого входа блока 20, то есть в моменты окончания периода повторения. Число разрядов сдвиговых регистров 64i равно числу импульсов в пачке, так что на выходах сумматоров 65i образуются накопленные сигналы - результаты накопления пачек импульсов отраженных сигналов. Эти накопленные сигналы через коммутатор 66, опрашивающий поочередно все каналы дальности в каждом периоде повторения, поступают на сигнальный вход (сигнала яркости) монитора 68.
Импульсы тактовой частоты fj- попадают с пятого входа блока 20 через ключевой блок 67, управляемый синхроимпульсами с частотой повторения Fjj и длительностью
о, при S (t)  XQ
говым преобразователем 70 формирование напряжения вертикальной развертки монитора 68. Таким образом производится развертка по дальности.
Азимутальная развертка обеспечивается с помощью кодовых сигналов положения антенны, поступающих со второго выхода антенны 1 через третий вход блока 20 на второй цифроаналоговый преобразователь 71, и с него - на вход горизонтальной развертки монитора 71. Таким образом обеспечивается отображение сигналов на яркостном индикаторе мониторе 68 - в прямоугольной системе координат дальность-азимут.
Работа блока 20 вторичной обработки и отображения в пассивном режиме, а также работа блока 21 управления (фиг. 10) рассмотрены выше. Следует лишь заметить, что по команде оператора, с помощью блока 82 управления антенной сигналы с четвертого выхода блока 21 управления постзппают на третий вход (управления приводом) антенны 1 (фиг. 2), обеспечивая, при необходимости, переход в ручной режим управления приводом (ручное сопровождение цели).
Работа синхронизатора 7 (фиг. 12) состоит в формировании зшравляющих сигналов (фиг. 11), при этом сигнал 87 образуется путем деления частоты импульсов, генерируемых генератором 88 тактовых импульсов, в требуемое число раз, а прочие сигналы - с помощью блока 90 RS-триггеров с дешифраторами и формирователя 91 импульсов, формирующих сигналы требуемой длительности и задержки (зшреждения) относительно начала зондирующего сигнала.
Техническим преимуществом заявляемой РЛС по сравнению с прототипом является повьшхение скрытности при сохранении шш увеличении дальности обнаружения путем применения сжатия на видеочастоте в квадратурных каналах, учета собственной скорости носителя РЛС и скоростей обнаруживаемых целей благодаря компенсации соответствующих допплеровских сдвигов частоты, регулирования мощности зондирующих сигналов в зависимости от отношения сигнал/шум и, наконец, перехода в пассивный режим - для обнаружения целей, являющихся источниками радиоизлучений.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, предлагаемую РЛС можно изготовить в производстве, используя известные материалы, элементы, узлы и технологию, и применять для обнаружения надводных и береговьк целей и измерения их координат, что доказьтает промышленную применимость полезной модели.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в заявке технического эффекта.
Источники информации
1.Справочник по радиолокации, ред. М. Сколник //Перевод с английского. Том 4. М:, Сов. Радио, 1978.
2.Патент США № 4.338.604 от 29.08.80, МПК G01S13/24, 7/28, опубл. 06.07.82 (прототип).
3.Кук Ч. и Бернфельд М, Радиолокационные сигналы. Сов. Радио, М.: 1971.
4.Справочник по радиолокации, ред. М. Сколник //Перевод с английского. Том 3. М:, Сов. Радио, 1979.