СИСТЕМА СОПРОВОЖДЕНИЯ ЦЕЛИ

Полезная модель относится к области радиолокации, в частности, к радиолокационным устройствам, осуществляющим сопровождение целей.
Из уровня техники известна система сопровождения цели с коническим сканированием (М. Скосник. Введение в технику радиолокационных систем, перевод с английского, «МИР», М., 1965 г., стр. 214), содержащая передатчик, антенный переключатель, приемник, антенну с механическим приводом, которая осуществляет внешнее коническое сканирование посредством вращения облучателя, вынесенного из оси антенны. Такая антенна производит сопровождение воздушных целей. При этом одновременно с сигналом от цели, поступающим через главный лепесток диаграммы направленности антенны, вращающимися боковыми лепестками этой диаграммы производится прием СВЧ сигнала, отраженного от земной поверхности. Вследствие глубокой и частой изрезанности диаграммы боковых лепестков, огибающая этого сигнала имеет в доплеровском диапазоне отстроек от несущей спектральные составляющие, амплитуды которых могут на 50-60 Дб превосходить сигнал от цели.
Такие помехи, называемые шумами сканирования, являются большим недостатком систем сопровождения цели такого типа, так как значительно уменьшают дальность сопровождения цели.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является пеленгатор (Патент на полезную модель РФ №42325, опубликовано 27.11.2004 г., МПК: G01S 3/86). Пеленгатор содержит передатчик, циркулятор, трехканальную антенну, ферритовую модулирующую секцию с двумя поляризационными мостами, которые образуют ферритовый балансный модулятор, устройство управления ферритовой модулирующей секцией, устройство сдвига тактовых импульсов, коммутатор обзор-сопровождение, приемник, два фазовых детектора, а также генераторы синхроимпульсов, тактовых импульсов, модулирующих импульсов и опорного напряжения. Такой пеленгатор производит скрытое сканирование, вследствие балансной модуляции ферритовым балансным модулятором угломестного и азимутального СВЧ сигналов, поступающих на его входы с выхода трехканальной антенны. После суммирования этих сигналов в коммутаторе обзор-сопровождение с суммарным сигналом, поступающим на вход через циркулятор с суммарного выхода трехканальной антенны, на его выходе образуется амплитудно-модулированный сигнал, из которого после прохождения через приемник и два фазовых детектора образуются сигналы ошибки по углу места и азимуту. Амплитуды этих сигналов пропорциональны угловым координатам цели относительно оси трехканальной антенны. Так как в таком пеленгаторе не происходит механического вращения диаграммы направленности, а в ферритовом модуляторе используется трехфазная система токов, которую обеспечивает устройство управления ферритовой модулирующей секциии, то в доплеровском спектре отстроек от несущей спектральные составляющие сигнала, отраженного от земной поверхности, имеют очень малую величину. Это позволяет обеспечить большую дальность пеленгования цели.
Недостатком известного пеленгатора является невозможность сопровождения движущейся цели.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в обеспечении сопровождения движущейся цели на большой дальности.
Технический результат достигается тем, что система сопровождения цели содержит трехканальную антенну, первый поляризационный мост, ферритовую модулирующую секцию, второй поляризационный мост, коммутатор обзор-сопровождение, приемник, циркулятор, устройство управления ферритовой модулирующей секцией, первый фазовый детектор, генератор модулирующих импульсов, передатчик, устройство сдвига тактовых импульсов, генератор опорного напряжения, фазовращатель на 90°, второй фазовый детектор, генератор синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов.
При этом первый выход трехканальной антенны соединен с первым входом первого поляризационного моста, второй выход трехканальной антенны соединен со вторым входом первого поляризационного моста. Выход первого поляризационного моста соединен с первым входом ферритовой модулирующей секции, а выход ферритовой модулирующей секции соединен с входом второго поляризационного моста. Выход второго поляризационного моста соединен с первым входом коммутатора обзор-сопровождение, второй вход которого соединен с выходом циркуля-тора. Выход коммутатора обзор-сопровождение соединен с входом приемника, выход которого соединен с первыми входами первого и второго фазовых детекторов. Выход генератора модулирующих импульсов соединен с входом передатчика, выход передатчика соединен с входом циркулятора, вход-выход циркулятора соединен с входом-выходом трехканальной антенны. Выход генератора синхроимпульсов соединен с входом генератора модулирующих импульсов, с входом генератора тактовых импульсов и с первым входом устройства сдвига тактовых импульсов. Выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом устройства сдвига тактовых импульсов и с входом генератора опорного напряжения. Выход устройства сдвига тактовых импульсов соединен с входом устройства управления ферритовой модулирующей секцией, первый, второй и третий выходы которой соединены со вторым, третьим и четвертым входами ферритовой модулирующей секции. Выход генератора опорного напряжения соединен со вторым входом первого фазового детектора и с входом фазовращателя на 90°, выход которого соединен со вторым входом второго фазового детектора.
При этом предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит формирователь, двухканальный усилитель мощности, привод азимутальный и привод угломестный. Причем два входа формирователя соединены с выходами первого и второго фазовых детекторов, а первый и второй выходы формирователя соединены с первым и вторым входами двухканального усилителя мощности. Первый выход двухканального усилителя мощности соединен с входом азимутального привода, выход которого соединен с первым входом трехканальной антенны. Второй выход двухканального усилителя мощности соединен с входом угломестного привода, выход которого соединен со вторым входом трехканальной антенны.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором представлена структурная схема системы сопровождения цели.
Система сопровождения цели содержит трехканальную антенну 1, первый поляризационный мост 2, циркулятор 3, ферритовую модулирующую секцию 4, устройство управления ферритовой модулирующей секцией 5, второй поляризационный мост 6, коммутатор обзор-сопровождение 7, приемник 8, первый фазовый детектор 9, второй фазовый детектор 10, генератор модулирующих импульсов 11, передатчик 12, генератор синхроимпульсов 13, генератор тактовых импульсов 14, устройство сдвига тактовых импульсов 15, генератор опорного напряжения 16, фазовращатель на 90° 17, формирователь 18, двухканальный усилитель мощности 19, привод азимутальный 20 и привод угломестный 21.
Первый выход трехканальной антенны 1 соединен с первым входом первого поляризационного моста 2, второй выход трехканальной антенны 1 соединен со вторым входом первого поляризационного моста 2, вход-выход трехканальной антенны 1 соединен с входом-выходом циркулятора 3. Выход первого поляризационного моста соединен с первым входом ферритовой модулирующей секции 4. Второй, третий и четвертый входы ферритовой модулирующей секции 4 соединены с первым, вторым и третьим выходами устройства управления ферритовой модулирующей секции 5. Выход ферритовой модулирующей секции 4 соединен с входом второго поляризационного моста 6. Выход второго поляризационного моста 6 соединен с первым входом коммутатора обзор-сопровождение 7, выход коммутатора обзор-сопровождение 7 соединен с входом приемника 8, второй вход коммутатора обзор-сопровождение 7 соединен с выходом циркулятора 3. Выход приемника 8 соединен с первым входом первого фазового детектора 9 и первым входом второго фазового детектора 10. Выход генератора модулирующих импульсов 11 соединен с входом передатчика 12, выход передатчика 12 соединен с входом циркулятора 3. Выход генератора синхроимпульсов 13 соединен с входом генератора модулирующих импульсов 11, с входом генератора тактовых импульсов 14 и с первым входом устройства сдвига тактовых импульсов 15. Выход устройства сдвига тактовых импульсов 15 соединен с входом устройства управления ферритовой модулирующей секцией 5. Выход генератора тактовых импульсов 14 соединен со вторым входом устройства сдвига тактовых импульсов 15 и с входом генератора опорного напряжения 16. Выход генератора опорного напряжения 16 соединен со вторым входом первого фазового детектора 9 и с входом фазовращателя (на 90°) 17, выход которого соединен со вторым входом второго фазового детектора 10. Первый вход формирователя 18 соединен с выходом первого фазового детектора 9, а второй вход формирователя 18 соединен с выходом второго фазового детектора 10. Первый и второй выходы формирователя 18 соединены с первым и вторым входами двухканального усилителя мощности 19. Первый выход двухканального усилителя мощности 19 соединен с входом азимутального привода 20, выход которого соединен с первым входом трехканальной антенны 1. Второй выход двухканального усилителя мощности 19 соединен с входом угломестного привода 21, выход которого соединен со вторым входом трехканальной антенны 1.
Система сопровождения цели работает следующим образом. СВЧ сигналы передатчика 12 на частоте fo, промодулированные импульсами генератора модулирующих импульсов 11, которые формируются из синхроимпульсов генератора синхроимпульсов 13, пройдя циркулятор 7, излучаются через суммарный канал трехканальной антенны 1. На трехка-нальную антенну 1 поступает сигнал от цели на частоте
fд=fо±fд, где
fд - доплеровский сдвиг частоты, и сигнал, отраженный от земной поверхности (сигнал помехи), например, на частоте fo, который может быть существенно больше сигнала от цели.
С первого выхода азимутального канала трехканальной антенны 1 эти сигналы подаются на первый вход первого поляризационного моста 2, а со второго выхода угломестного канала трехканальной антенны 1 - на второй вход первого поляризационного моста 2. После этого с выхода первого поляризационного моста 2 они поступают на первый вход ферритовой модулирующей секции 4. На второй, третий и четвертый входы ферритовой модулирующей секции 4 от устройства управления ферритовой модулирующей секцией 5 поступают три синусоидальных напряжения с частотой F, амплитуды которых одинаковы, а фазы сдвинуты последовательно, одна относительно другой на 120°. Система трехфазных токов создает в СВЧ феррите вращающееся квадрупольное магнитное поле. Амплитуда этого поля должна быть такова, чтобы оно обеспечивало 180° дифференциальный фазовый сдвиг между двумя ортогональными СВЧ сигналами в круглом волноводе с СВЧ ферритом. В результате на выходе второго поляризационного моста 6 образуется сумма балансно-модулированных сигналов угловых каналов, причем один из них промодулирован по синусоидальному закону, а другой - по косинусоидальному закону. Эта сумма сигналов подается на первый вход коммутатора обзор-сопровождение 7, а на его второй вход поступают с выхода циркулятора 3 сигналы на частотах fо и fд из суммарного канала трехканальной антенны 1. По команде, поступающей на третий управляющий вход, коммутатор обзор-сопровождение 7 устанавливается в положение «сопровождение», при котором на его выходе образуется сумма сигналов, поступающих на его первый и второй входы.
Таким образом, на входе приемника 8 образуются амплитудно-модулированный сигнал от цели на частоте fд, который несет в себе информацию об угловых координатах цели, и амплитудно-модулированный сигнал помехи на частотах fп=fо±F. В приемнике 8 происходит перевод сигналов на промежуточные частоты, усиление их, фильтрация и детектирование с выделением сигнала огибающей на частоте F, который подается на первые входы первого 9 и второго 10 фазовых детекторов. На второй вход первого фазового детектора 9 подается синусоидальный сигнал с генератора опорного напряжения 16 на частоте F, а на второй вход второго фазового детектора 10 через фазовращатель (на 90°) 17 поступает косинусоидальный сигнал. Эти сигналы синхронизируются тактовыми импульсами, которые поступают на вход генератора опорного напряжения 16 с выхода генератора тактовых импульсов 14. С этого же выхода тактовые импульсы поступают на второй вход устройства сдвига тактовых импульсов 15. При этом создается управляемый начальный сдвиг фазных напряжений на первом, втором и третьем выходах устройства управления ферритовой модулирующей секцией 5, необходимый для получения максимальных синусоидального и косинусоидального напряжений, соответственно, на выходе фазовых детекторов 9, 10. Эти напряжения пропорциональны угловым координатам цели относительно оси трехканальной антенны 1, что позволяет определить углы направления на цель. Трехфазная система токов, которая используется в ферритовой модулирующей секции 4, значительно подавляет спектральные составляющие сигнала помехи, которые располагаются в районе частот fд (до 30-40 Дб), относительно сигнала помехи на частоте fо. Поэтому в доплеровском спектре отстроек от несущей составляющей сигнала, отраженного от земной поверхности, становятся существенно (на 15-20 Дб) меньше сигнала от цели. Это позволяет обеспечить большую дальность сопровождения цели.
Сигналы с выходов первого 9 и второго 10 фазовых детекторов подаются на первый и второй входы формирователя 18. Формирователь 18 производит процесс фильтрации и экстраполяции сигналов ошибок сопровождения и вырабатывает сигналы, соответствующие оценке истинного направления на цель. Здесь же производится сравнение этих сигналов со значениями углов из датчиков азимутального привода 20 и угломестного привода 21 и экстраполированных значений углов цели по азимуту и углу места, формируют сигналы ошибок сопровождения по азимуту и углу места, которые поступают на двухканальный усилитель мощности 19. Сигналы с двухканального усилителя мощности 19 поступают на входы азимутального привода 20 и угломестного привода 21, которые поворачивают трехканальную антенну 1 до тех пор, пока величины этих сигналов не станут равными нулю. После этого ось трехканальной антенны 1 направлена на цель.
При движении цели на входах формирователя 18 вновь появляются сигналы ошибки, после чего процесс повторяется. Таким образом осуществляется сопровождение движущейся цели.