РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
RADAR RECEIVER

Предлагаемый радиолокационный приемник относится к радиотехнике и предназначен для использования в военных радиолокационных станциях, работающих при воздействии помех по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенны.
Известны радиолокационные приемники, в которых приняты меры по повышению защищенности от помех, воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенны.
Так, в радиолокационном приемнике, описанном в книге "Радиолокационные устройства" под ред. В.В. Григорина-Рябова M., "Сов. радио", 1970, стр. 518, рис. 18.21, имеется дополнительный приемный канал с всенаправленной по азимуту антенной, выходной видеосигнал которого вычитается из видеосигнала основного канала. Коэффициент усиления дополнительной (компенсационной) антенны должен быть, по крайней мере, равен, или, если возможно, превышать уровень наибольшего из боковых лепестков ДН антенны основного (радиолокационного) канала. Сигналы, принимаемые дополнительной антенной, всегда будут больше сигналов, принимаемых боковыми лепестками основной антенны, так как усиление дополнительной антенны больше, чем боковых лепестков основной антенны. Если вычитающий узел отрегулирован так, чтобы на его выход проходили сигналы только в случае превышения сигналов основного канала над сигналами дополнительного канала, то помехи, принятые боковыми лепестками, будут подавлены.
Этот радиолокационный приемник имеет следующие недостатки:
Первым недостатком является то, что часть полезного сигнала при приеме по основному лучу теряется. Это уменьшает соотношение сигнал/помеха и, следовательно, помехоустойчивость.
Вторым недостатком является то, что при одновременном воздействии по боковым лепесткам двух (или нескольких) помех защита от помех не обеспечивается, так как амплитуда сигнала на выходах приемных каналов зависит от фаз, с которыми суммируются помехи на высоких частотах, а эти фазы могут быть совершенно разными, в основном канале приема и в дополнительном.
Недостатками устройства являются также то, что оно не обеспечивает подавление нестационарных помех (например, скользящих по частоте), а также не обеспечивает эффективные подавление шумовых помех при наличии участков дальности с пассивными помехами.
Известен радиолокационный приемник, в котором устранен первый из указанных выше недостатков (см. "Радиолокационные устройства" под ред. В.В. Григорина-Рябова, М., "Сов. радио, 1970, стр. 519, рис. 18.23). В нем исключаются потери полезного сигнала при приеме по основному лучу путем формирования в диаграмме направленности дополнительной антенны минимума, совпадающего по направлению с направлением основного луча антенны РЛС. Это достигается путем введения в приемник РЛС направленного ответвителя, аттенюатора, фазовращателя и узла вычитания.
Однако остальные указанные выше недостатки в этом радиолокационном приемнике сохраняются.
Известен радиолокационный приемник, в котором улучшена защита от одновременного действующих нескольких помех (см. "Теоретические основы радиолокации" под ред. В.Е. Дулевича, М., "Сов. радио", 1978, стр. 458, рис. 16.5).
Повышение помехоустойчивости в нем достигается тем, что компенсация осуществляется на промежуточной частоте (когерентный метод), а уровень компенсирующего сигнала регулируется автоматически при помощи корреляционной обратной связи.
Этот радиолокационный приемник принят нами за прототип.
доп.
Он содержит основной приемный канал в виде соединенных последовательно антенны, вращающегося перехода антенного переключателя, смесителя с гетеродином, УПЧ и сумматора (схема вычитания), а также содержит N дополнительных каналов (канал) приема, антенны которых жестко соединены механически с антенной основного канала, и гетеродинные входы которых соединены с выходом гетеродина основного приемного канала, содержит формирователи компенсирующего сигнала (регулируемый усилитель K и векторный перемножитель).
Первые входы формирователей компенсирующего сигнала соединены с выходами дополнительных приемных каналов, вторые входы этих формирователей соединены между собой и с выходом сумматора основного приемного канала, а вторые входы сумматора соединены с выходами формирователей компенсирующего сигнала.
Вращающийся переход для антенн основного и дополнительного каналов используется общий, усложненный в связи с необходимостью передавать несколько сигналов.
Антенны дополнительного приемного канала в известном устройстве имеет жесткую постоянную ориентацию относительно зеркала антенны основного приемного канала.
Этот радиолокационный приемник может осуществлять подавление помех от N разнесенных по азимуту станций помех (по числу дополнительных каналов приема).
Такой приемник удовлетворительно работает при небольшом количестве источников помех (обычно 2÷4), стационарных шумовых помехах и при отсутствии пассивных помех.
Ограниченность количества источников помех на уровне 2÷4 связано как с практической невозможностью дальнейшего усложнения антенной системы, трудностью передачи нескольких сигналов через вращающийся переход, так и с тем, что каждая из помех, являясь полезным сигналом для работы одного из формирователей компенсирующего сигнала, на работу остальных формирователей оказывает мешающее воздействие. Если помех много (а вероятность этого быстро увеличивается с развитием техники радиопротиводействия), то обеспечивать удовлетворительную точность компенсации в известном приемнике даже из-за этого невозможно.
В связи с изложенным, известный приемник неработоспособен при воздействии помех от многих источников (свыше 4). В последнее время широко внедряются забрасываемые передатчики помех и беспилотные самолеты со станциями помех на борту (см. Передатчики помех одноразового использования, зарубежное военное обозрение, №6, 1978; Программа разработки в США беспилотных самолетов для целей РЭБ, Радиоэлектроника за рубежом, №9, 1977.)
При этом радиолокационные приемники должны обеспечивать в реальных условиях защиту от воздействующих по боковым лепесткам ДН антенны 5÷10 источников помех, и в дальнейшем и от большого количества.
В известном радиолокационном приемнике автоматически регулируются комплексные коэффициенты передачи сигналов из каждого дополнительного приемного канала таким образом, чтобы при дальнейшем суммировании (вычитании) осуществлялось максимальное подавление всех помех. В связи с широкой диаграммой направленности всех антенн дополнительных каналов приема помехи от всех станций помех имеются во всех каналах приема, регулирование коэффициента передачи по любому из дополнительных каналов приема приводит к изменению уровня всех помех на выходе приемника. Исчезновение или появление помехи на каком-то азимуте на рабочей чистоте РЛС (например, при скользящих по частоте помехах) приводит к возникновению переходных процессов во всех формирователях компенсирующего сигнала. При переходных процессах подавление помех практически отсутствует (количественная оценка подавления помех в этих режимах приведена ниже). Поэтому при нестационарных помехах (скользящих, ответных), у которых скорость изменения параметров соизмерима или превышает скорость регулирования в формирователях компенсирующего сигнала (200÷1000 мкс), все формирователи компенсирующего сигнала находятся в режиме непрерывных переходных процессов, подавления помех практически нет, известный приемник полностью неработоспособен. Следует отметить, что описанное явление имеет место и в радиолокационных приемниках с фазированной антенной решеткой, они тоже не работоспособны в условиях воздействия нестационарных помех.
Если в известный радиолокационный приемник поступает не только активная помеха, но и пассивные помехи (отражения от местных предметов, облаков и т.д.), то эти пассивные помехи, уровень которых может быть не только соизмерим с уровнем активных помех, но и во много раз превышать их, для работы формирователя компенсирующего сигнала является мешающим сигналом. Поэтому наличие пассивных помех снижает точность компенсации шумовых активных помех, чем снижает помехоустойчивость приемника.
Таким образом, известный радиолокационный приемник не защищен от воздействия помех от нескольких станций помех, разнесенных по азимуту, от нестационарных помех, от смеси пассивной помехи с шумовыми, поступающими по боковым лепесткам ДН антенны.
Целью настоящего изобретения является повышение помехоустойчивости.
Поставленная цель достигается тем, что в радиолокационный приемник, содержащий основной приемный канал в виде соединенных последовательно антенны, вращающегося перехода, антенного переключателя, смесителя с гетеродином, УПЧ и сумматора, дополнительный приемный канал, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина основного приемного канала, и формирователи компенсирующего сигнала, первые сигнальные входы которых соединены с выходом сумматора, а выходы соединены с другими входами сумматора, вводятся распределитель сигналов, сигнальные входы которого соединяются с N выходами дополнительного приемного канала, а управляющие входы, сигнальные и управляющие выходы соединяются с управляющими выходами, вторым сигнальным и обнуляющим входами соответствующих формирователей компенсирующего сигнала, и датчик уровня пассивных помех, входы которого соединены с управляющими входами всех формирователей компенсирующего сигнала, причем дополнительный приемный канала выполняется в виде R ФАР с диаграммообразующими блоками, гетеродинные входы всех ФАР соединяются между собой и являются гетеродинным входом дополнительного приемного канала, N выходами дополнительного приемного канала является совокупность выходов всех R диаграммообразующих блоков, при этом каждая из ФАР с диаграммообразующим блоком рассчитывается на формирование N/R постоянно ориентированных относительно носителя РЛС смежных лучей, перекрывающих 360°/R по азимуту, а все R ФАР - на перекрытие 360° по азимуту, а также достигается тем, что распределитель сигналов содержит коммутационную матрицу, селектор канала, регулятор порога, N цепочек из соединенных последовательно детектора, порогового узла и элемента "И", N узлов вычитания, N различителей полярности, генератор импульсов, выключатель, регистр сдвига, линию задержки, элемент "ИЛИ", и триггер, причем регулятор порога выполняется в виде соединенных последовательно элемента "ИЛИ", линии задержки, счетчика, преобразователя код-напряжение и сумматора, со вторым входом которого соединяется датчик начального порога, а различитель полярности выполняется в виде соединенных своими входами двух разнополярных диодов, выход одного из которых соединяется со входом инвертора, при этом выход регулятора порога соединяется с управляющими входами всех пороговых узлов, N сигнальных выходов регистра сдвига соединяются с входами соответствующих элементов "И", входы узлов вычитания соединяются с выходами детекторов, соответствующих смежным диаграммам направленности антенн дополнительных каналов приема, с выходами узлов вычитания соединяются входы различителей полярности, выходы которых соединяются с другими входами элементов "И", тех же цепочек, сигнальными входами распределителя сигналов являются входы детекторов, соединенные с сигнальными входами коммутационной матрицы, управляющие входы которой соединяются с выходами элементов "И", тех же цепочек, сигнальные выходы коммутационной матрицы являются выходами распределителя сигналов, управляющими входами которого являются управляющие входы селектора канала, сигнальные входы которого соединяются с входами обнуления коммутационной матрицы, и являются управляющими выходами распределителя сигналов, управляющий выход селектора каналов соединяется с первыми входами счетчика и элемента "И" регулятора порога, входом обнуления регистра сдвига и входом линии задержки, а вход запуска соединяется с выходом первого синхронизирующего импульса коммутационной матрицы, выход второго синхронизирующего импульса которой соединяется с первым входом триггера, выход третьего синхронизирующего импульса через элемент "ИЛИ" соединяется со вторым входом триггера, выход которого соединяется с управляющим входом выключателя, вход которого соединяется с выходом генератора импульсов, а выход - с управляющим входом регистра сдвига, управляющий выход которого соединяется со вторыми входами счетчика и элемента "ИЛИ" регулятора порога, при этом второй вход связанного с триггером элемента "ИЛИ" соединяется с выходом линии задержки, связанной с управляющим выходом селектора сигналов, а также достигается том, что датчик уровня пассивной помехи содержит линию задержки, инвертор, два сумматора, два детектора и вычислитель отношения, причем входом датчика уровня пассивной помехи являются соединенные между собой вход линии задержки и первые входы сумматоров, выход линии задержки соединен со вторым входом первого сумматора и, через инвертор, со вторым входом второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров через детекторы соединены с соответствующими входами вычислителя отношения, выход которого является выходом датчика уровня пассивной помехи, а также достигается тем, что вычислитель отношения содержит два логарифмических видеоусилителя, входы которых являются входами вычислителя отношения, инвертор, сумматор, антилогарифмический видеоусилитель, ФНЧ и пороговый узел, выход которого является выходом вычислителя отношения, причем один вход сумматора соединен с выходом первого логарифмического видеоусилителя, другой вход сумматора через инвертор соединен с выходом второго логарифмического видеоусилителя, а выход сумматора через антилогарифмический видеоусилитель и ФНЧ соединен со входом порогового узла.
Дополнительный приемный канал, соединяющий ФАР с диаграммообразующими блоками с указанными характеристиками, постоянная ориентация ФАР относительно носителя РЛС и введенный распределитель сигналов с его связями, выполненный указанным образом, обеспечивают подавление помехи, поступающей по любому из азимутов, при острой пространственной селекции помех и ограниченном количестве формирователей компенсирующего сигнала, разделяя помехи от источников, находящихся на разных азимутах, и автоматически подключая имеющиеся формирователи компенсирующего сигнала на подавление наиболее мощных помех, формируют компенсирующие сигналы из каждой помехи отдельно, исключая ошибки в выработке весовых коэффициентов для данной помехи из-за влияния других помех, исключая переходные процессы (при которых подавления помех нет) в формирователях компенсирующего сигнала, связанные с исчезновением и повторным появлением помех, приходящих с других азимутов; запоминают отдельно весовые коэффициенты для каждой из помех на время, превышающее ожидаемый период "мерцания" помехи, обеспечивая подавление повторно появившейся помехи без всяких переходных процессов, что обеспечивает защиту от "мерцающих" и скользящих по частоте помех.
Введенный датчик уровня пассивной помехи и его связи исключают ошибки в выработке весовых коэффициентов, обусловленные тем, что в основном канале приема наряду с шумовыми помехами на каких-то участках дальности имеются и пассивные помехи, прерывая процесс выработки весовых коэффициентов на время поступления мощных пассивных помех.
Указанное выполнение распределителя сигналов исключает возможность подключения двух (или нескольких) формирователей компенсирующего сигнала на подавление одной помехи, чем обеспечивается подавление максимального количества помех.
Исключение из дополнительного приемного канала вращающегося перехода и введение признака постоянной ориентации ФАР относительно носителя РЛС устраняют жесткие конструктивные ограничения габаритов антенн дополнительного приемного канала, связанные в известном устройстве с необходимостью вращать ее совместно с антенной основного приемного канала. Это позволяет использовать в дополнительном приемном канале антенну с более узкой диаграммой направленности, раздельно принимать помехи от разных источников, а также во много раз уменьшить скорость изменения углов поступления помех на антенну дополнительного приемного канала. При этом создается качественно новый режим автокомпенсации помехи, характеризующийся тем, что формируемые из помех опорные сигналы корреляторов отличаются большей частотой и стабильностью, а это является важнейшим условием для быстрой и точной работы корреляционных систем авторегулирования, для получения высоких коэффициентов подавления помех.
Технических решений, которые имеют признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не имеется, и сравнение свойств заявляемого и известного решения, обусловленное наличием в них указанных признаков, не производится.
На фиг. 1 представлена функциональная схема известного радиолокационного приемника.
На фиг. 2 представлена функциональная схема, предлагаемого радиолокационного приемника.
На фиг. 3 представлена схема распределителя сигналов.
На фиг. 4 представлена схема коммутационной матрицы.
На фиг. 5 представлена схема формирователя компенсирующего сигнала.
На фиг. 6 представлена схема селектора канала.
На фиг. 7 представлена схема датчика уровня пассивной помехи.
На фиг. 8 представлена схема диаграммообразующего блока.
Предлагаемый радиолокационный приемник содержит основной приемный канал в виде соединенных последовательно антенны 1, вращающегося перехода 2, антенного переключателя 3, смесителя 4 с гетеродином 5, УПЧ 6 и сумматора 7, дополнительный приемный канал 9, содержащий 4 ФАР 10-1÷10-4 с диаграммообразующими блоками 11-1÷11-4, распределитель сигналов 12, 10 формирователей компенсирующего сигнала 13-1÷13-10 и датчик 14 уровня пассивной помехи. Каждая из ФАР 10 содержит по 32 антенных модуля 15-1÷15-32 и по 32 УПЧ 16-1÷16-32. Каждый антенный модуль 15 содержит излучатель 17 и смеситель 18.
Выход гетеродина 5 связан с гетеродинными входами смесителей всех ФАР. Выходы смесителей 18 являются выходами антенных модулей, с ними соединены входы УПЧ, выходы которых являются выходами ФАР 10. Таких выходов у дополнительного приемного канала 9 имеется 120 (по 30 с каждого из диаграммообразующих блоков 11-1÷11-4).
Каждый из этих выходов соответствует режиму приема с отдельной диаграммой направленности шириной порядка 3°. Эти диаграммы примыкают друг к другу и совместно перекрывают все 360° по азимуту. Эти выходы соединены с 120 первыми сигнальными входами распределителя сигналов 12. Распределитель сигналов 12 имеет 10 сигнальных выходов, соединенных с вторыми сигнальными входами формирователей 13, 10 управляющих входов и 10 управляющих выходов, соединенных, соответственно, с управляющими выходами и обнуляющими входами тех же формирователей. Первые сигнальные входы всех формирователей 13 соединены между собой и с выходом сумматора 7. Вход датчика 14 уровня пассивной помехи также соединен с выходом сумматора 7, являющимся выходом радиолокационного приемника. Выход датчика 14 уровня пассивной помехи соединен с управляющим входами всех формирователей 13 компенсирующего сигнала.
Датчик 14 уровня пассивной помехи содержит линию задержки 107 (на период повторения принимаемых импульсов), инвертор 108, сумматоры 109 и 110, детекторы 111 и 112 и вычислитель отношения 113. Входом датчика 14 уровня пассивной помехи являются соединенные между собой вход линии задержки 107 и первые входы сумматоров 109, 110. Выход линии задержки 107 соединен со вторым входом сумматора 109 и, через инвертор, со вторым входом сумматора 110. Выходы сумматоров 109 и 110 через детекторы 111 и 112 соединены, соответственно, с первым и вторым входами вычислителя отношения 113, выход которого является выходом датчика 14 уровня пассивной помехи.
Вычислитель отношения 113 содержит логарифмические видеоусилители 117 и 115, инвертор 116, сумматор 117, антилографический (с экспоненциальной амплитудной характеристикой) видеоусилитель 118, фильтр нижних частот 119 и пороговый узел 120.
Первым и вторым входами вычислителя отношения 113 являются соответственно, входы логарифмических видеоусилители 115 и 114, а выходом - выход порогового узла 120. Выход логарифмического видеоусилителя 114 соединен с входом порогового узла 12 через соединенные последовательно инвертор 116, сумматор 117, антилогарифмический видеоусилитель 118 и ФНЧ 119. Выход логарифмического видеоусилителя 115 соединен с другим входом сумматора 117.
Все узлы датчика 14 имеют полосу пропускания не менее 5 МГц, за исключением ФНЧ 119, имеющего полосу пропускания 0,2 МГц. Пороговый узел 120 выполнен в виде триггера Шмидта, порог переключения триггера соответствует усредненному в полосе пропускания ФНЧ 119 отношению сигналов на входах 1 и 2 вычислителя отношения 113, равному 2.
Пассивные помехи на выходе и входе линии задержки 107 коррелированы, поэтому уровень их на выходе сумматора 109 удвоен, а на выходе сумматора 110 близок к нулю. Наличие шумовой активной помехи уменьшает эту разницу.
Порог срабатывания в узле 120 рассчитан на случаи, когда уровни активной и пассивной помех близки друг другу, при этом пассивная помеха уже может существенно ухудшать степень подавления шумовой помехи.
Для нахождения отношения уровней сигналов на двух входах вычислителя 113 в узлах 114 и 115 находятся логарифмы этих сигналов, далее логарифмы вычитаются, находится антилогарифм разности, усредняется в ФНЧ. Далее это отношение сравнивается в узле 120 с выбранным порогом.
Распределитель сигналов 12 содержит коммутационную матрицу 24, селектор канала 25, регулятор порога 26, 120 цепочек из соединенных последовательно детектора 19, порогового узла 20 и элемента "И" 21, 120 узлов вычитания 22, 120 различителей полярности 23, генератор импульсов 28, выключатель 29, регистр сдвига 27, линию задержки 31, элемент "ИЛИ" 32 и триггер 30.
Регулятор порога 26 выполнен в виде соединенных последовательно элемента "ИЛИ" 40, линии задержки 141, счетчика 36, преобразователя код-напряжение 37 и сумматора 38, со вторым входом которого соединен датчик начального порога 39.
Различитель полярности выполнен в виде соединенных своими входами двух разнополярных диодов 33, 34, выход одного из которых (33) соединен со входом инвертора.
Выход регулятора порога 26 соединен с управляющими входами всех пороговых узлов 20.
120 сигнальных выходов регистра сдвига 27 соединены со входами соответствующих элементов "И" 21 (с первым выходом регистра соединен элемент "И" 21-1, связанный с первым входом распределителя сигналов 12, со вторым выходом регистра соединен элемент "И" 21-2, связанный с вторым входом распределителя сигналов 12 и т.д.) Выходы узлов 22 вычитания соединены с выходами детекторов 19, соответствующих смежным диаграммам направленности, с выходами узлов вычитания 22 соединены входы различителей полярности 23, выходы которых соединены с другими входами элементов "И" 21 тех же цепочек.
Сигнальными входами распределителя сигналов являются входы детекторов 19, соединенные с сигнальными входами коммутационной матрицы 24, управляющие входы которой соединены с выходами элементов "И" 21 тех же цепочек.
Сигнальные выходы коммутационной матрицы 24 являются выходами распределителя сигналов 12.
Управляющими входами распределителя сигналов 12 являются управляющие входы селектора канала 25.
Сигнальные входы селектора канала 25 соединены с входами обнуления коммутационной матрицы 24 и являются управляющими входами распределителя сигналов 12.
Управляющий выход селектора канала 25 соединен с первыми входами счетчика 36 и элемента "ИЛИ" 40 регулятора порога 26, входом обнуления регистра сдвига 27 и входом и линии задержки 31.
Вход запуска селектора канала 25 соединен с выходом первого синхронизирующего импульса коммутационной матрицы 24, выход второго синхронизирующего сигнала которой соединен с первым входом триггера 30, выход третьего синхронизирующего импульса через элемент "ИЛИ" 32 соединен со вторым входом триггера 30.
Выход триггера 30 соединен с управляющими входом выключателя 29, вход которого соединен с выходом генератора импульсов 28, а выход - с управляющим входом регистра сдвига 27, управляющий, выход которого соединен со вторыми входами счетчика 36 и элемента "ИЛИ" 40 регулятора порога 26.
Второй вход связанного с триггером 30 элемента "ИЛИ" 32 соединен с выходом линии задержки 31, связанной с первым управляющим выходом селектора канала 25.
Коммутационная матрица 24 содержит 1200 коммутаторов 42, каждый из которых состоит из ключа 43, триггера 44 и элемента "И" 45, содержит 10 элементов "ИЛИ" 46, 10 линий задержек 47, еще 1200 элементов "ИЛИ" 48, 120 элементов "НЕ" 49, 120 элементов "И" 50, еще 33 элемента "И" 51, 52-1÷52-10, 53-1÷53-10, 54-1÷54-10, 56, 57, еще 11 элементов "НЕ" 55-1÷55-10, 58, еще 2 линии задержки 59, 60, регистр сдвига 61, еще 5 элементов "ИЛИ" 62, 63, 64, 65, 66, узел дифференцирования 67 и различитель полярности 68.
Коммутаторы 42 образуют матрицу из 10 строк и 120 столбцов. Сигнальными входами и выходами каждого коммутатора 42 являются соответственно, вход и выход ключа 43. Управляющий вход ключа 43 соединен с выходами триггера 44 и является управляющим выходом коммутатора 42. Первый вход триггера 44 является входом обнуления коммутатора 42, второй его вход соединен с выходом элемента "И" 45, первый и второй входы каждого являются, соответственно, первым и вторым управляющими входами коммутатора 42.
Сигнальными входами матрицы 24 являются соединенные между собой по столбцам сигнальные входы коммутаторов 42.
Сигнальными выходами коммутационной матрица 24 являются соединенные между собой по строкам сигнальные выходы коммутаторов 42.
Входами обнуления матрицы 24 являются соединенные по строкам входы обнуления коммутаторов 42.
Управляющими входами матрицы 24 являются соединенные между собой по столбцам первые управляющие входы коммутаторов 42.
Выход элемента "ИЛИ" 63 соединен с входом линии задержки 60, а второй вход соединен с выходом элемента "ИЛИ" 64 и управляющим входом регистра сдвига 61.
Выходом второго синхронизирующего импульса является выход соединенных последовательно элемента "ИЛИ" 62, линии задержки 59, узла дифференцирования 67 и различителя полярности 68.
Второй выход различителя полярности 68 соединен с входами элементов "И" 56, 57, другие входы элемента "И" 56 соединены с выходом элемента "И" 51 и выходом линии задержки 59, а выход является выходом первого синхронизирующего импульса и соединен с входом элемента "ИЛИ" 66, другой вход которого соединен с выходом элемента "И" 57, первым входом элемента "ИЛИ" 63 и обнуляющим входом регистра сдвига 61, а выход является выходом третьего синхронизирующего импульса.
Вход элемента "НЕ" 58 соединен с выходом линии задержки 59. Выход соединен с вторым входом элемента "И" 57, третий вход которого соединен с выходом элемента "И" 51.
Управляющие входы матрицы соединены с элементом "ИЛИ" 62 через элементы "И" 50, вторые входы которых соединены с выходами элементов "НЕ" 49, входы которых соединены с выходами элементов "ИЛИ" 48, входы которых соединены по столбцам с управляющими выходами коммутаторов 42, которые по строкам соединены с входами элементов "ИЛИ" 46, выходы которых через линии задержки 47 соединены с входами элемента "И" 51. При этом каждый из 120 выходов регистра сдвига 61 соединен со входом цепочки из четырех элементов "И" 52, 53, 54 и одного элемента "НЕ" 55, в который входом является один вход первого элемента "И" 52, второй вход которого соединен с выходом линии задержки 60, выход элемента "И" 52 цепочки через элемент "И" 53 соединение одним из 10 входов элемента "ИЛИ" 64 и через элемент "И" 54 соединен с соединенными по строкам вторыми управляющими входами коммутаторов 42. Выходы связанных с теми же строками линий задержки 47 соединены через элемент "НЕ" 55 со вторым входом элемента "И" 54, а также соединены со вторым входом элемента "И" 53 той же цепочки.
Формирователь 13 компенсирующего сигнала содержит два перемножителя 69, 70, первые входы которых соединены между собой и являются первым сигнальным входом формирователя 13, два усилителя 71, 72, сигнальные входы которых соединены с вторыми входами перемножителя, а выходы через сумматор 73 и коммутатор 74 соединены с сигнальным выходом формирователя 13.
Формирователь 13 содержит также две цепочки из соединенных последовательно дополнительного коммутатора 75 (76), ФНЧ 77 (78), различителя полярности 79 (80), реверсивного счетчика 81 (82) и преобразователя код-напряжение 83 (84), а также содержит генератор импульсов 85, выход которого через элементы "И" 86 (87) соединен со счетными входами реверсивных счетчиков 81 (82) и содержит соединенные последовательно детектор 88, дополнительный ФНЧ 89 и пороговый узел 90, а также содержит два дополнительных пороговых узла 91, 92 и фазовращатель 93, вход которого соединен с входом детектора, вторым входом перемножителя 70, сигнальным входом усилителя 72 и является вторым сигнальным входом всего формирователя 13.
Выход фазовращателя 93 соединен со вторым входом первого перемножителя. Выход ФНЧ 89 является управляющим выходом блока 13 и соединен с входом порогового узла 90, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 74.
Пороговый узел 91 (92) подсоединен к выходу ФНЧ 77 (78). Выход порогового узла 91 (92) соединен со вторым входом элемента "И" 86 (87). Выход ПКН 83 (84) соединен с управляющим входом усилителя 71 (72). Выход перемножителя 69 (70) соединен с сигнальным входом коммутатора 75 (76), управляющий выход которого соединен с управляющим входом генератора импульсов и является первым управляющим входом формирователя 13. Вторым управляющим входом формирователя 13 являются соединенные между собой входы обнуления реверсивных счетчиков 81 и 82.
Различитель полярности 80 выполнен так же, как различитель полярности 23.
Селектор канала 25 содержит 10 триггеров 94-1÷94-10, 20 элементов "И" 95-1÷95-10, 98-2÷98-10, 104, 18 ключей 96-1÷96-9, 97-2÷97-10, 9 элементов "ИЛИ" 99-2÷99-10, 3 линии задержки 100, 101, 103, регистр сдвига 102, диод 105 и узел вычитания 106.
Селектор канала 25 рассчитан на работу с 10 формирователями 13 компенсирующего сигнала, он имеет 10 управляющих входов, 10 сигнальных выходов, вход запуска и управляющий выход.
Соответственно в селекторе 25 имеется 10 групп элементов, каждая из которых содержит триггер 94, элемент "И" 95, и ключи 96, 97 (в первой группе отсутствует ключ 97-1, в десятой группе отсутствует ключ 96-10). Сигнальные входы ключей, входящих в одну группу (например, 96-2 и 97-2), соединены между собой и являются одним из управляющих входов селектора канала 25.
Выход триггера 94 соединен с управляющим входом ключа 96 и с входом элемента "И" 95, выход которого является сигнальным выходом блока 25.
Входом запуска селектора 25 являются соединенные между собой вход линии задержки 100, обнуляющий вход регистра сдвига 102, первые входы элементов "ИЛИ" 99-2÷99-10 и первый вход триггера 94-1.
Линия задержки 100 имеет 10 отводов через 0,5 мкс, первые 9 из этих отводов соединены между собой, и соединены с входом линии задержки 101 и первым входом элемента "И" 104.
Десятый выход линии задержки 100 соединен со вторыми входами всех элементов "И" 95 и является управляющим выходом селектора 25. Селектор 25 предназначен для селекции канала, где уровень помехи минимален.
Выход линии задержки 101 соединен с управляющим входом регистра сдвига 102. Регистр сдвига 102 имеет 10 выходов. Первый из них не используется, а остальные соединены с управляющими входами ключей 97-2÷97-10 и с первыми входами элементов "И" 98-2÷98-10, вторые входы которых соединены между собой и с выходом линии задержки 103, а выходы - с первыми входами триггеров 94-2÷94-10.
Вторые входы триггеров 94-2÷94-10 соединены с выходами элементов "ИЛИ" 99-2÷99-10, вторые входы которых соединены между собой и соединены с выходом элемента "И" 104 и вторым входом триггера 94-1.
Выходы ключей 96-1÷96-9 соединены между собой и с первым входом узла вычитания 106, второй вход которого соединен с выходами ключей 97-2÷97-10, а выход узла вычитания 106 через диод 105 соединен со вторым входом элемента "И" 104.
Антенна-1 - зеркальная антенна с косекансквадратной диаграммой направленности в вертикальной плоскости и коэффициентом направленности 1500.
Вращающийся переход 2 - волноводно-коаксиальный; одноканальный.
Антенный переключатель 3 - ферритовый циркулятор.
Смеситель 4 - балансный, на полупроводниковых диодах.
Гетеродин 5 - кварцевый генератор высоких частот с умножителем до диапазона СВЧ и усилителем на ЛБВ.
На смеситель 4 подается сигнал от гетеродина мощностью 2 мВт, на дополнительный приемный канал 9 подается сигнал гетеродина общей мощностью 60 мВт. Сигнал гетеродина разветвляется, на каждый из смесителей 18 дополнительного приемного канала 9 поступает сигнал от гетеродина мощностью порядка 0,4 мВт.
УПЧ 6 стандартный, с полосой пропускания 5 МГц, согласован с принимаемым импульсным сигналом РЛС.
Сумматор 7 - резисторный равновесный.
Излучатели антенных модулей ФАР выполнены в виде волноводов, концы которых нагружены на поглотители. В состав каждой ФАР входят по 32 таких волновода, расположенных параллельно друг другу в одной плоскости с шагом 0,5λ. На узких стенках волноводов, направленных в сторону сектора обзора, имеются щели, сдвиг между центрами которых также 0,5λ, а наклон чередующийся ±45°. Глубина щелей 3 мм. Каждый такой волновод имеет 16 щелей, ширина которых от первой до последней изменяется следующим образом:
Таблица 1
№ щели:
1
2
3
4
5
6
7
8
ширина: щели (мм):
0,44
0,57
0,69
0,75
0,83
0,92
0,97
0,99
Продолжение таблицы 1
9
10
11
2
13
14
15
16
ширина: щели (мм):
1,02
1,05
1,12
1,19
1,15
1,10
1,06
1,03
Диаграммообразующий блок 11, работает на промежуточной частоте. Он содержит 32 фазовращателя 121-1÷121-32, 30 сумматоров 122-1÷122-30, и 30 УПЧ 123-1÷123-30.
Входами диаграммообразующего блока 11 являются входы фазовращателей (32 входа), а его выходами являются выходы УПЧ (30 выходов). Входы УПЧ 123 соединены соответственно с выходами сумматоров 121-1÷121-32. Максимальный фазовый сдвиг в фазовращателях 121 составляет 157,5°, отводы через 22,5°. Отвод от входа фазовращателя назван первым /фазовый сдвиг равен 0°/. Отвод номер восемь имеет максимальный фазовый сдвиг, равный 157,5°. Каждый из сумматоров 122-1÷122-30 имеет по одной связи с каждым из фазовращателей 121-1÷121-32. С какими именно отводами соединен тот или иной сумматор, указано в таблице 2, рассчитанной на БЭСМ-6 для варианта формирования диаграмм со сдвигом смежных лучей на 3° в пределах ±45°. Знак минус в таблице 2 обозначает, что алгебраическое суммирование выполняется с этим знаком.
Детекторы 19 - обычно полупроводниковые диоды, соединенные последовательно с резистором 10 ком, и с RC фильтром нижних частот (с полосой 100 кГц), на выходе.
Пороговые узлы 20, 90 - триггеры Шмидта.
Узел вычитания 22 - Дифференциальный усилитель.
Различитель полярности 23, 68, 80 - два разнополярных диода, соединенных своими входами, и инвертор, подключенный на входе одного из них. В зависимости от полярности входного сигнала на одном или другом выходе различителя полярности появится отрицательное напряжение.
Логические элементы "И", "НЕ", "ИЛИ", счетчик, реверсивные счетчики, преобразователи код-напряжение, ключи, выключатели, триггеры - стандартные элементы цифровой техники, выполнены на микросхемах серии 133.
Счетчик 36 имеет 6 разрядов. Реверсивные счетчики 31, 32 имеют по 8 разрядов. Регистр сдвига 102 имеет 10 каскадов, регистр сдвига 27 имеет 120 каскадов.
Таблица 2.
№ № ф/вращ.
№ № сумм
-45°
-42°
-39°
-36°
-33°
-30°
-27°
-24°
-21°
-18°
1
-8
-4
7
-3
-6
-1
-4
-7
-1
4
2
3
6
2
6
-2
5
8
-3
6
1
3
-5
1
-5
1
5
1
-5
8
3
7
4
7
-4
8
-5
1
-5
-1
5
1
-4
5
2
7
3
8
-5
-1
5
2
-6
-2
6
-4
1
-6
-3
8
5
2
-6
-3
7
7
6
-4
-1
7
-4
1
-6
-3
8
5
8
-1
6
4
-2
7
-5
-2
8
5
2
9
3
1
-7
5
-3
-1
7
5
2
-8
10
-5
-4
-2
-1
7
5
3
1
-7
-5
11
8
6
5
4
-2
1
-8
-6
-4
-3
12
2
1
-8
-7
6
-5
-4
-3
-2
8
13
-4
-4
-3
-2
-2
-1
8
8
7
6
14
7
6
6
6
5
5
5
4
4
3
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
16
-7
2
-6
-6
-5
-5
-5
-4
-4
-3
17
4
4
3
2
2
1
-8
-8
-7
-6
18
-2
-1
8
7
-6
5
4
3
2
-8
19
-8
-6
-5
-4
2
-1
8
6
4
3
20
5
4
2
1
-7
-5
-3
-1
7
5
21
-3
-1
7
-5
3
1
-7
-5
-2
8
22
1
-6
-4
2
-7
5
2
-8
-5
-2
23
-6
4
1
-7
4
-1
6
3
-8
-5
24
4
-1
6
3
-8
-5
-2
6
3
-7
25
-2
-7
-3
-8
5
1
-5
-2
6
2
26
-7
4
-8
5
-1
5
1
-5
-1
4
27
5
-1
5
-1
-5
-1
5
-8
-3
7
28
-3
-6
-2
-6
2
-5
-8
3
-6
-1
29
-8
4
-7
3
6
1
4
7
1
-4
30
6
-1
№
8
-2
5
7
-2
4
-6
31
-4
-7
6
-4
-7
-1
-3
-5
7
1
32
1
4
-4
1
3
-5
-7
-8
-2
3
Продолжение таблицы 2
№ № ф/вращ.
№ № сумм
-15°
-12°
-9°
-6°
-3°
0°
3°
6°
9°
12°
1
-6
8
3
-5
7
1
-7
5
-3
-8
2
-4
7
1
-4
6
1
-6
4
-1
-7
3
-2
5
8
-3
6
1
-6
3
-8
5
4
8
3
-7
-2
6
1
-6
2
7
-3
5
6
2
-6
-1
5
1
-5
2
6
-2
6
4
-8
-4
-1
5
1
-5
1
4
8
7
2
-6
-3
8
4
1
-4
-8
3
6
8
-8
-5
-2
7
4
1
-4
-7
2
5
9
-6
-3
-1
6
4
1
-4
-6
1
3
10
-3
-1
7
5
3
1
-3
-5
-7
1
11
-1
8
6
4
3
1
-3
-4
-6
-8
12
7
6
5
4
2
1
-2
-4
-5
-6
13
5
4
4
3
2
1
-2
-3
-4
-4
14
3
3
2
2
1
1
-1
-2
-2
-3
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
16
-3
-3
-2
-2
-1
1
1
2
2
3
17
-5
-4
-4
-3
-2
1
2
3
4
4
18
-7
-6
-5
-4
-2
1
2
4
5
6
19
1
-8
-6
-4
-3
1
3
4
6
8
20
3
1
-7
-5
-3
1
3
5
7
-1
21
6
3
1
-6
-4
1
4
6
-1
-3
22
8
5
2
-7
-4
1
4
7
-2
-5
23
-2
6
3
-8
-4
1
4
8
-3
-6
24
-4
8
4
1
-5
1
5
-1
-4
-8
25
-6
-2
6
1
-5
1
5
-1
-6
2
26
-8
-3
7
2
-6
1
6
-2
-7
3
27
2
-5
8
3
-6
1
6
-3
-8
5
28
4
-7
-1
4
-6
1
6
-4
1
7
29
6
-8
-3
5
-7
1
7
-5
3
8
30
8
2
-4
7
-7
1
7
-7
4
-2
31
-2
4
-5
8
-8
1
8
-8
5
-4
32
-4
5
-6
-1
-8
1
8
1
6
-5
Продолжение таблицы 2
№ № ф/вращ.
№ № сумм
15°
18°
21°
24°
27°
30°
33°
36°
39°
42°
1
6
-4
1
7
4
1
6
3
-7
4
2
4
-1
-6
3
-8
-5
2
-6
-7
-6
3
2
7
-3
-8
5
-1
-5
-1
5
-6
4
-8
4
-1
-5
1
5
-1
5
-8
4
5
-6
2
6
-2
-5
1
5
-8
-3
-7
6
-4
-7
3
6
-2
-5
-8
3
6
-1
7
-2
-5
-8
3
6
-1
4
-7
1
4
8
8
-2
-5
-8
2
5
-7
2
-4
-6
9
6
8
-2
-5
-7
1
3
-5
7
-1
10
3
5
7
-1
-3
-5
-7
1
2
4
11
1
3
4
6
8
-1
2
-4
-5
-6
12
-7
-8
2
3
4
5
-6
7
8
-1
13
-5
-6
-7
-8
-8
1
2
2
3
4
14
-3
-3
-4
-4
-5
-5
-5
-6
-6
-6
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
16
3
3
4
4
5
5
5
6
6
6
17
5
6
7
8
8
-1
-2
-2
-3
-4
18
7
8
-2
-3
-4
-5
6
-7
-8
1
19
-1
-3
-4
-6
-8
1
-2
4
5
6
20
-3
-5
-7
1
3
5
7
-1
-2
-4
21
-6
-8
2
5
7
-1
-3
5
-7
1
22
-8
2
5
8
-2
-5
7
-2
4
6
23
2
5
8
-3
-6
1
-4
7
-1
-4
24
4
7
-3
-6
2
5
8
-3
-6
1
25
6
-2
-6
2
5
-1
-5
8
3
7
26
8
-4
1
5
-1
-5
1
-5
8
-4
27
-2
-7
3
8
-5
1
5
1
-5
1
28
-4
1
6
-3
8
5
-2
6
2
6
29
-6
4
-1
-7
-4
-1
-6
-3
7
-4
30
-8
6
-4
2
-7
-5
2
-8
-1
1
31
2
-1
-7
5
3
1
7
4
-6
7
32
4
-3
2
8
7
5
-3
-1
4
-4
Линии задержки 31, 41, 47, 101, 103 имеют задержку по 0,3 мкс. Линия задержки 100 имеет 10 выводов с задержкой между смежными выводами 1 мкс.
Генераторы импульсов 28, 85 генерируют, импульсы длительностью 0,1 мкс с частотой повторения 2 МГц. При поступлении сигнала на управляющий вход генератора импульсов 85 генерация импульсов прекращается.
Узел дифференцирования 67 - дифференцирующая цепь RC с постоянной времени 0,2 мкс и разрязывающими эмиттерными повторителями на входе и на выходе.
Датчик начального уровня 39 - потенциометр, концы которого подключены к источнику питания, а выходом является средний вывод. Он устанавливается при обнуленном счетчике 36 в такое положение, когда пороговые узлы срабатывают от входной помехи, на 3-5 дБ превышающей собственные шумы дополнительного приемного канала 9.
Фазовращатель 93 рассчитан на сдвиг фаз 90° на промежуточной частоте 30 МГц.
Перемножители 69, 70 выполнены на микросхемах 525 ПСТ (см. Тимофеев В.Н. и др. Аналоговый перемножитель сигналов и его применение в радиоэлектронной аппаратуре. Специальная радиоэлектроника, 1978, вып. IX).
Работает предлагаемый радиолокационный приемник следующим образом. Дополнительные каналы приема 9 непрерывно осуществляют прием помех по 120 диаграммам направленности. Выходные сигналы помех на ПЧ детектируются и усредняются на интервалах времени 10÷20 мкс в узлах 19 распределителя сигналов 12. Выходные сигналы детекторов 19 поступают на пороговые узлы 20 и на входы узлов вычитания 22. Если сигнал превышает порог, то с выхода порогового узла 20 на элемент "И" 21 поступает сигнал. Узел вычитания 22 сравнивает уровни помех, принимаемых по двум смежным диаграммам направленности. От уровня помехи, поступившей от детектора с большим номером (например, 19-2), вычитается уровень, поступивший от детектора с меньшим номером (например, 19-1). Если разность положительна, то выходной сигнал с различителя полярности 23 поступает на элемент "И" 21 с большим номером (21-2), а если отрицательна, то на элемент "И" 21 с меньшим примером (21-1). Сигнал на выходе элемента "И" 21 появляется только при наличии сигналов одновременно на всех его входах. Для этого необходимо, чтобы на данный элемент "И" 21 одновременно поступали сигналы от двух связанных с ним различителей полярности (например, 23-1 и 23-2). Это возможно в том случае, когда помеха на выходе детектора 29-2 больше, чем на выходе детектора 19-1 и на выходе детектора 19-3. Таким образом, или уровень помехи настолько большой, что превышает порог не в одном канале приема, а в двух или более смежных, то из этих каналов автоматически выбирается один с наибольшим уровнем. В процессе работы на вход регистра сдвига 27 через отпертый выключатель 29 из узла 28 поступают импульсы с частотой повторения 2 МГц. Так как выходы регистра сдвига 27 соединены с элементами "И" 21-1÷21-120, то разрешающий потенциал поступает от регистра сдвига последовательно на все элементы "И" 21-1÷21-120, осуществляя "опрос" каналов.
После обнаружения канала с помехой распределитель одного сигналов 12 подключает к выходу этого канала вход одного из свободных формирователей 13 компенсирующего сигнала. Происходит это следующим образом.
Когда в процессе "опроса" на выходе какого-либо из элементов "И" 21 появится потенциал, то он через один из управляющих входов поступит в коммутационную матрицу 24.
Если к этому каналу формирователь компенсирующего сигнала не подключен, то это значит, что заперты все ключи 43, входящие в столбец, соответствующий этому каналу (азимуту). Это имеет место, когда на выходе триггеров 44 потенциал нулевой (тогда ключ 43 заперт). На входы элемента "ИЛИ" 48 поступают выходные потенциалы всех триггеров, входящих в данный столбец. Так как они в данном случае все равны нулю, то и на выходе элемента "ИЛИ" 48 потенциал нулевой, а на выходе элемента "НЕ" имеется единичный потенциал, разрешающий прохождение сигнала с другого входа элемента "И" 50.
Так как этот сигнал в момент начала опроса данного канала имеет крутой фронт (изменение потенциала от нулевого до единичного отрицательного при появлении единичного потенциала на соответствующем выходе регистра сдвига 27), то после прохождения его через элемент "ИЛИ" 62 и линию задержки 59 происходит дифференцирование его в узле 67 и формируется короткий отрицательный импульс, поступающий на первые входы элементов "И" 56, 57.
Входы триггеров 44 коммутаторов 42 соединены также по строкам матрицы 24 с входами элементов "ИЛИ" 46. Если к данной строке матрицы подключен формирователь, то на выходе элемента "ИЛИ" 46 имеется отрицательный единичный потенциал, в противном случае потенциал нулевой. Через линии задержки 47 эти потенциалы поступают на вход элемента "И" 51. На его выходе появляется единичный отрицательный потенциал, когда все входные потенциалы не нулевые, в противном случае выходной потенциал элемента "И" 51 нулевой. Нулевым выходной потенциал элемента "И" 51 будет тогда, когда имеется, по крайней мере, свободный формирователь 13 компенсирующего сигнала. Если же все формирователи 13 уже подключены, то этот выходной потенциал будет единичным отрицательным. Поэтому импульсы с первого выхода различителя полярности 68 проходит через элемент "И" 57, когда есть хоть один свободный формирователь 13, или через элемент "И" 56, когда свободных формирователей нет. В обоих случаях эти импульсы через элемент "ИЛИ" 66 поступают на вход триггера 30 распределителя сигналов 12, прекращая перестройку регистра сдвига 27, выключая узел 29 и тем самым, снимая импульсы перестройки, которые шли из генератора импульсов 28.
Если свободный формирователь имеется, то производится его поиск и включение, для чего импульсы с выхода элемента "И" 57 через элемент "ИЛИ" 65 переводит регистр сдвига 61 в начальное положение (обнуляет) и через элемент "ИЛИ" 63 и линию задержки 60 поступает на элементы "И" 52. В первом положении регистра сдвига 61 разрешающий потенциал поступает на элемент "И" 52-1, поэтому выходной импульс ЛЗ 60 проходит через элементы "И" 52-1 на вход элемента "И" 54-1. Если связанный с первой строкой матрицы формирователь 13-1 свободен, т.е. все ключи 43 коммутаторов 42-1÷42-120 заперты, а потенциалы на выходах соответствующих триггеров 44 нулевые, то нулевой потенциал и на входе элемента "НЕ" 55-1. На выходе элемента "НЕ" 55-1 потенциал единичный, поэтому разрешено прохождение импульса через элемент "И" 54-1 на первые входы элементов "И" 45 всех коммутаторов первой строки. На второй вход элемента "И" 45 поступает разрешающий потенциал для коммутаторов столбца, соответствующего приемному каналу, по которому в данный момент идет настройка.
Поэтому включается только один коммутатор, находящийся на пересечении указанного строки и столбца матрицы. После этого на выходе элемента "ИЛИ" 48 потенциал становится единичным отрицательным, на выходе элемента "НЕ" 49 - нулевым, запрещающим прохождение сигнала через элемент "И" 50. Сигнал на входе узла 67 исчезает, в узел 67 происходит дифференцирование фронта исчезающего сигнала, полярность его получается такова, что импульс возникает на втором выходе различителя номерности 68.
Этот импульс поступает через элемент "ИЛИ" 32 распределителя сигналов 12 на другой вход триггера 30, при этом восстанавливается прохождение импульсов через узел 29 на регистр сдвига 27, и он переводится на работу со следующими каналами приема.
Если же первый формирователь был занят, то разрешающий потенциал поступает не на элемент "И" 54-1, а на элемент "И" 53-1. Импульс поступает на элемент "ИЛИ" 64, далее на управляющие вход регистра сдвига 61 (переводя его на проверку занятости второго формирователя 13) и через элемент "ИЛИ" 63 и ЛЗ 60 снова поступает на соединенные входы элементов "И" 52. На этот раз разрешающий потенциал поступает со второго выхода регистра сдвига 61 на второй вход элемента "И" 52-2, и аналогичным образом идет работа по второй строке.
Если же в самом начале все формирователи заняты, то находится формирователь, где наименьший уровень помехи, и отключается от работы по подключенному к нему каналу. Одновременно при помощи регулятора порога 26 поднимается порог в пороговых узлах 20, в связи с чем более слабые помехи не дают превышение порога.
Цикл повторяется, пока не останется 10 самых мощных помех, на подавление которых включаются имеющиеся формирователи компенсирующего сигнала.
Селекция канала с наименьшей помехой производится следующим образом. Поступающий с выхода элемента "И" 56 на вход запуска селектора канала 25 обнуляет регистр сдвига 102 (переводит в первое положение), переводит триггер 24-1 в положение отпирания ключа 96-1, и через элементы "ИЛИ" 99-1÷99-10 переводит триггеры 94-2÷94-10 в положение запирания ключей 96-2÷96-10. Запускающий импульс вводится также в многоотводную линию задержки 100. С соединенных ее выходов через линию задержки 101 поступает сформированная из одного запускающего импульса группа из 9 разнесенных на 1 мкс. Задержка в узле 101 равна 0,3 мкс.
Первый из этой группы импульсов переводит регистр сдвига 102 во второе положение. При этом на первый вход узла вычитания 106 поступает сигнал первого входного канала через открытый ключ 96-1, а на второй вход узла 106 поступает сигнал второго канала через открытый ключ 97-2. Из сигнала, поступающего на второй вход, вычитается сигнал, поступающий не первый вход узла 106. Если разность сигналов положительна, то диод 105 ее не пропускает. Регистр сдвига 102 последовательно переключается в положения, при которых соответственно включаются ключи 97-3÷97-10. Если разность на входе диода 105 все время положительна, то диод ее не пропускает. Это значит, что наименьший сигнал в первом канале. Импульс с 10 выхода ЛЗ 100 поступает на входы всех элементов "И" 95, "опрашивая" состояние триггеров. Если наименьший сигнал был в первом канале, то именно триггер 94-1 будет находиться в состояние, разрешающем прохождение через элемент "И" 95 опрашивающего импульса на соответствующий сигнальный выход и, далее, на обнуляющий вход коммутаторов 42 соответствующей строки. При этом формирователь, который связан с первой строкой матрицы, отключается от канала, по которому он работал.
Выход с десятого выхода ЛЗ 100 является также управляющим выходом селектора канала 25. Импульс с этого выхода поступает на управляющий вход счетчика 36 регулятора порога 26, включающий счетчик на повышение порога. Через элемент "ИЛИ" 40 и ЛЗ 41 он поступает на счетный вход счетчика, изменяя записанное в счетчике число импульсов на единицу, а также поступает на обнуляющий вход регистра сдвига 27, и, через ЛЗ 31 и элемент "ИЛИ" 32, на второй вход триггера 30, переводя его в положение, когда узел 29 пропускает импульсы из генератора 28 на регистр сдвига 27. При этом весь цикл начинается сначала, но при более высоких порогах в узлах 20. Если при работе селектора канала 25 уровень во втором или последующих каналах окажется большим, чем в первом, то разностный сигнал пройдет через диод 105 на элемент "И" 104, разрешая прохождение импульса с выхода ЛЗ 100 на первый вход триггера 94-1, первые входы триггеров 94-2÷94-10, обнуляя их (запирая все ключи 96), а также с задержкой 0,5 мкс в ЛЗ 103 поступает на входы элементов "И" 98-2÷98-10, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига 102. При этом через 0,5 мкс после обнуления всех триггеров 94 один из них, соответствующий данному положению регистра сдвига 102 и соответствующий меньшему уровню помехи, переключается, открывая связанный с ним ключ 96. Далее уровни сравниваются в узле вычитания 106 уже не с уровнем первого канала, а с найденным меньшим уровнем. Импульс для обнуления коммутаторов в матрицу 24 будет поступать с выхода, связанного с триггером того канала, который будет открыт в конце цикла работы селектора канала, т.е. соответствующего каналу с наименьшим уровнем помехового сигнала.
Если после прохождения всех положений в регистре сдвига 27 окажется, что не все формирователи компенсирующего сигнала используются, то с управляющего выхода регистра сдвига 27 поступает импульс, переводящий счетчик 36 в режим уменьшения порогового уровня, а через элемент "ИЛИ" 40 ЛЗ 41 импульсы поступает на счетный вход, уменьшая пороговый уровень в узлах 20.
Для того чтобы формирователи 13 не переключались при кратковременном включении помехи (при воздействии мерцающих помех),  входные сигналы формирователей 13 детектируются в узле 88 и накапливаются в фильтре нижних частот 89. При кратковременном (до 0,1÷0,3 сек) исчезновении помехи ФНЧ 89 не успевает разрядиться и с формирователя 13 на распределитель сигналов 12 (на управляющий входы селектора канала 25) поступает медленно спадающее напряжение. Поэтому если имеются свободные формирователи 13, то при появлении новой помехи используется один из них, а не формирователь, на входе которого помеха только что исчезла. Если же свободных формирователей нет, то селектор канала 25 выбирает для сброса канала, где в данный момент наименьшее напряжение на выходе ФНЧ 89. При этом автоматически учитывается как уровень воздействующей (или воздействовавшей) помехи, так и время, прошедшее со времени исчезновения помехи.
Оценим эффективность применения предлагаемого приемника в условиях воздействия нестационарных помех.
Рассмотрим случай работы двух разнесенных в пространстве станций помех в режиме постановки скользящих помех со скважностью с частотой повторения 1 кГц. Предположим, что периоды скольжения в обеих станциях равны, а одна помеха воздействует на приемник, когда исчезает (из-за расстройки по частоте) другая помеха.
Зададимся экспоненциальной формой изменения управляющего напряжения в автокомпенсаторе помех известной РЛС (самый распространенный случай).
Коэффициент подавления помехи по мощности равен отношению мощностей помехи в случаях отсутствия и наличия автокомпенсатора, т.е.
<mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mi>о</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mi>к</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>U</mi><mi>о</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>U</mi><mi>о</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>U</mi><mi>к</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>U</mi><mi>о</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>U</mi><mi>о</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>U</mi><mi>о</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>U</mi><mi>о</mi></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>t</mi><mo>/</mo><mi>τ</mi></mrow></msup><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mn>2</mn><mfrac bevelled="true"><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mtd></mtr></mtable>
п
В реальных автокомпенсаторах K даже при большом времени регулирования не превышает величина порядка 25÷30 дБ, что связано с нестабильностью параметров элементов аппаратуры и другими причинами.
п
При наличии переходных процессов в автокомпенсаторе K будет изменяться в больших пределах и для оценки характеристик автокомпенсатора следует пользоваться усредненным во времени коэффициентом подавления
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><msub><mtext> </mtext><mrow><mtext>ср</mtext><mtext>.</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>t</mi></mfrac><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mn>0</mn><mi>t</mi></munderover><mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mn>2</mn><mfrac bevelled="true"><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow></mrow></mstyle><mo>=</mo><mfrac><mi>τ</mi><mrow><mn>2</mn><mi>t</mi></mrow></mfrac><msup><mi>e</mi><mrow><mn>2</mn><mfrac bevelled="true"><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow>
где τ - постоянная времени автокомпенсатора;
t - время переходного процесса.
Рассчитанная по этой формуле зависимость коэффициента подавления помехи от отношения времени переходного процесса к постоянной времени автокомпенсатора в известном приемнике РЛС представлена в таблице 3.
Таблица 3
t/τ
0,25
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
K<sub>п ср.</sub>, дБ
3,7
4,3
5,7
8,3
11,4
14,7
18,3
22
25,7
29,6
В известном приемнике постоянная времени автокомпенсатора имеет величину порядка 200 мкс. При указанных параметрах системы РПД время регулирования составляет величину, равную половине периода скольжения, т.е.
t=50 мкс.
Соответственно по таблице 3 среднее подавление помехи для случая t/τ=0,25 составит 3,7 дБ.
В предлагаемом приемнике переходный процесс не изменяет своего направления при кратковременном исчезновении помехи, а только прерывает его, запоминая выработанные управляющие напряжения до возобновления поступления помехи, после чего процесс регулирования продолжается, а не начинается с нуля. В результате общее время переходного процесса оказывается достаточным для практически полного завершения процесса регулирования, т.е. достижения подавления порядка 30 дБ.
При этом выигрыш в коэффициенте подавления нестационарной помехи составит
30 дБ - 3,7 дБ = 26,3 дБ.
Из приведенных цифр следует, что известный приемник практически полностью неработоспособен при воздействии нестационарных помех (т.к. подавление помехи на 3,7 дБ недостаточно), а предлагаемый приемник обеспечивает требуемую для нормальной работы степень подавления помехи. Выигрыш в коэффициенте подавления помехи по мощности составляет 425 раз.
Процессы регулирования в предлагаемом приемнике идут одновременно и независимо для многих помех, при этом точность компенсации обеспечивается почти такая же, как и в случае одиночной помехи.
Известные автокомпенсаторы работают, как правило, по 1-2 помехам. Работа по 3-4 помехам уже приводит в них к заметному снижению реального коэффициента подавления и требует громоздкого антенного устройства. Дальнейшее увеличение количества подавляемых помех в них практически невозможно.
Предлагаемый приемник может подавлять значительно большее количество помех. Так в описанном варианте реализации осуществляется эффективное подавление 10 помех.
Но это количество можно увеличить до 15-20 и даже более без усложнения антенной системы, только путем увеличения количества формирователей 13 и увеличения количества строк коммутационной матрицы 24.
Это позволяет обеспечить работоспособность аппаратуры практически во всех реальных современных помеховых ситуациях, включая массовое применение противником забрасываемых передатчиков помех и беспилотных самолетов с аппаратурой РПД на борту, т.е. решить возникшую в последние годы острейшую проблему радиолокации.
Следует подчеркнуть, что ни один из известных радиолокационных приемников в таких помеховых условиях работать не может.
Необходимое для работы при нестационарных помехах построение аппаратуры с запоминанием управляющих напряжений на время отсутствия информации об активной помехе и продолжением процесса регулирования при восстановлении помехи, работа по каждой помехе раздельно, позволяет использовать его для повышения устойчивости к комбинированным помехам, содержащим активные шумовые помехи, поступающие по боковым лепесткам, и пассивные помехи. Выигрыш в эффективности здесь имеет тот же порядок, что и в случае рассмотренных выше нестационарных помех, если считать, что уровень пассивной помехи значительно больше, чем активной, и что пассивная помеха не закрывает всю дальность, а, например, половину (например, прерывистая по дальности пассивная помеха), что является наиболее распространенным случаем.
Недостатки известных радиолокационных приемников рассмотрены применительно к РЛС с зеркальными антеннами как наиболее широко распространенным. Однако практически все указанные недостатки имеются и у перспективных дорогостоящих РЛС с ФАР.
Предлагаемый приемник может быть эффективно применен и в РЛС с ФАР. При этом нет необходимости в использовании отдельных компенсационных ФАР. Для дополнительных каналов приема целесообразно сформировать дополнительно соответствующие диаграммы направленности (широкие в вертикальной и весьма узкие в горизонтальной плоскостях) на общем приемной ФАР.
Экономическую эффективность предлагаемого технического решения определим по методике 74-0551-06-78 "Определение экономической эффективности создания и использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в судостроительной промышленности" (в ценах 1984 г.).
Используем формулу
<mrow><mi>Э</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>С</mi><mn>1</mn></msub><mfrac><mrow><msub><mi>B</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>B</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mn>2</mn></msub></mrow>
,
где Э - годовая экономическая эффективность;
1
C - стоимость известного приемника;
2
C - стоимость предлагаемого приемника;
2
1
B/B - коэффициент улучшения технического параметра;
2
A - количество, выпускаемых за год приемников.
В качестве базового приемника примем приемник ГК2.003.016, стоимость которого
1
С=118592 руб.
1
2
В качестве технологического параметра возьмем количество подавляемых помех B базовом B=4, в предлагаемом приемнике B=10.
2
2
Стоимость предлагаемого приемника составляет C=200000 руб. Количество выпускаемых за год приемников примем A=2.
<mrow><mi>Э</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>118592</mn><mtext> руб</mtext><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mtext>10</mtext></mrow><mtext>4</mtext></mfrac><mo>−</mo><mn>200000</mn><mtext> руб</mtext></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mo>≈</mo><mn>193</mn><mtext> тыс</mtext><mtext>. руб</mtext><mtext>.</mtext></mrow>
Отсюда
Таким образом, предлагаемый радиолокационный приемник является, по существу, единственным из приемников, обеспечивающим работоспособность в современных помеховых условиях (при воздействии нестационарных помех, комбинированных помех в виде пассивных помех и шумовых помех воздействующих по боковым лепесткам, при поступлении помех одновременно со многих направлений).
Предлагаемый приемник обеспечивает подавление практически всех видов активных помех, поступающих по боковым лепесткам шумовых, импульсных, непрерывных, а также все варианты комбинаций этих помех.
Он может быть использован в создаваемых РЛС с зеркальными антеннами, в РЛС с ФАР, может быть выполнен в виде приставки к находящимся в эксплуатации РЛС.
Предлагаемый приемник обеспечивает подавление практически всех видов антенных помех, поступающих по боковым лепесткам шумовых, импульсных, непрерывных, а также все варианты комбинаций этих помех.
Предлагаемый радиолокационный приемник может быть применен в РЛС кругового обзора, РЛС управления оружием, и т.п., причем как в РЛС с импульсным, так и с непрерывным излучением.