УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам первичной обработки радиолокационной информации, конкретно к устройствам корреляционной обработки радиосигналов.
Известно устройство корреляционной обработки радиосигналов [RU 2003120779/09, кл. H 04 L 27/22, 2005], содержащее опорный генератор, генератор тактовых импульсов, а также последовательно соединенные приемное устройство, коррелятор и усилитель корреляционных сигналов, причем опорный вход коррелятора соединен с выходом опорного генератора, а считывающий вход - с выходом генератора тактовых импульсов. При этом, коррелятор содержит интегратор и умножитель напряжения, соединенный по сигнальному входу с первым входом коррелятора (выходом усилителя промежуточной частоты), по опорному входу - со вторым входом коррелятора (выходом опорного генератора), а по выходу с входом интегратора, считывающий вход которого соединен со считывающим входом коррелятора (выходом генератора тактовых импульсов), а выход - с выходом коррелятора (входом усилителя корреляционных сигналов).
Недостатком известного устройства корреляционной обработки является сложность конструкции.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания устройства корреляционной обработки радиосигналов, конструкция которого является более простой.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство корреляционной обработки радиосигналов, содержащее опорный генератор, генератор тактовых импульсов, а также последовательно соединенные усилитель приемное устройство, коррелятор и усилитель корреляционных сигналов, причем опорный вход коррелятора соединен с выходом опорного генератора, а считывающий вход - с выходом генератора тактовых импульсов согласно полезной модели коррелятор выполнен твердотельным в виде ферромагнитного элемента, снабженного сигнальной, опорной, считывающей и выходной обмотками, соединенными соответственно с сигнальным, опорным, считывающим входами коррелятора, выходная обмотка которого соединена с выходом коррелятора.
При этом ферромагнитный элемент выполнен в виде ферритового кольца или ферритовой пластины.
Выполнение коррелятора твердотельным в виде ферромагнитного элемента, снабженного соответствующими обмотками связи (твердотельного ферромагнитного коррелятора) позволяет использовать эффект электронного спинового эха в ферромагнетиках для свертки спектральных составляющих зондирующего и отраженного сигналов в теле ферромагнетика, запоминания спиновой системой ферромагнетика свернутого сигнала и съем последнего с выходной обмотки ферромагнетика при подаче тактового импульса на считывающую обмотку ферромагнетика. При этом исчезает необходимость использования в устройстве корреляционной обработки высокоточных и сложных по конструкции умножителя напряжения и интегратора для свертки
зондирующего и отраженного сигналов. Введение взамен них простого по конструкции твердотельного ферромагнитного коррелятора позволяет упростить конструкцию устройства корреляционной обработки сигналов в целом и, тем самым, достичь поставленной цели изобретения без снижения качества его работы.
При этом достигается дополнительный технический результат. Обеспечивается автоматическая адаптация устройства корреляционной обработки к сигналам с различной модуляцией, например AM, ЧМ, ШМ. Устройство можно применять без доработки в различных РЛС с фиксированным видом модуляции или в одной помехоустойчивой РЛС с текущим изменением от импульса к импульсу вида модуляции зондирующего сигнала. Появляется свойство многофункциональности предложенного устройства. В тоже время смена модуляции обрабатываемых сигналов в прототипе ведет к необходимости введения конструктивных изменений в схемы умножителя и интегратора в соответствии с типом модуляции. Для решения задачи многофункциональности в прототипе требуется параллельное дублирование умножителей и интеграторов или введение электронных ключей для перестройки их принципиальной схемы в период между тактовыми импульсами смены модуляции.
Другим техническими преимуществами устройства корреляционной обработки, обусловленными введением твердотельного ферромагнитного коррелятора является снижение веса и объема устройства корреляционной обработки в целом, повышение его устойчивости к вибрациям и перегрузкам. Последнее преимущество имеет существенное значение для бортовых РЛС летательных аппаратов.
На фиг.1 представлена пример функциональной схемы устройства корреляционной обработки с одним задающим генератором, на фиг 2 -
пример осциллограммы сигналов, отраженных от целей, после корреляционной обработки и детектирования.
n
г
г
Устройство корреляционной обработки радиосигналов содержит твердотельный ферромагнитный коррелятор 1, выполненный в виде ферромагнитного элемента в форме ферритового кольца 2 или пластины (не показана) из ферритового материала с примесью кобальта. Ферритовый элемент 2 снабжен сигнальной 3, опорной 4, считывающей 5 и выходной 6 обмотками. Сигнальная 3, опорная 4, считывающая 5 и выходная 6 обмотки коррелятора 1 соединены соответственно с выходами приемного устройства 7, опорного генератора 8, тактового генератора 9 и входом усилителя 10 корреляционных сигналов. Приемное устройство 7 содержит последовательно соединенные смеситель 11, второй вход которого соединен с задающим генератором 12, и усилитель 13 промежуточной частоты f. Опорный генератор 8 содержит последовательно соединенные смеситель 14 с задающим генератором 12 и усилитель 15 опорных сигналов с несущей частотой f. Численное значение величины f выбирают из условий
г
П
р
f=f=f
г
0
зг
f=f-f
где:
г
f - несущая частота опорного генератора 8;
p
f - резонансная частота ферромагнитного элемента 2;
п
f - средняя частота полосы пропускания приемного устройства 7;
0
f- частота зондирующего сигнала;
зг
Г - частота задающего генератора 12 (15).
Задающий генератор 12 выполнен кварцевым (с кварцевой стабилизацией частоты). Для обеспечения возможности компенсации помех от местных предметов (местников) и для селекции движущихся целей генератор 12 может быть снабжен управляемой фазосдвигающей цепочкой, установленной на одном из выходов генератора 12. Возможна установка двух идентичных генераторов 12 для приемного устройства 7 и опорного генератора 8 и другие варианты исполнения устройства корреляционной обработки радиосигналов не выходящие за пределы данной полезной модели.
г
p
з
Численное значение несущей частоты f=f на стадии настройки выбирается экспериментально по наибольшему значению амплитуды отклика (электронного спинового эха магнитных диполей) ферромагнитного элемента 2 выбранной конструкции на входные сигналы путем изменения частоты f настроечного генератора (не показан), временно соединяемого с вторыми входами смесителей 11, 14 приемного устройства 7 и генератора 8 опорных сигналов соответственно.
0
0
1
п
0
зг
p
Устройство корреляционной обработки радиосигналов работает следующим образом. При обзоре пространства с заданной частотой обзора с антенного ответвителя РЛС на генератор 8 поступают образцы зондирующих сигналов U на несущей частоте f, с заданным амплитудно-частотным спектром модуляции АЧХ. Генератор 8 переносит спектр указанного сигнала на промежуточную частоту f=f-f, соответствующую резонансной частоте f электронного спинового эха магнитных диполей ферромагнитного элемента 2, зависящей от конкретных материала, формы и размеров твердотельного ферромагнитного коррелятора 1, усиливает его и выдает на опорную обмотку 4 возбуждения коррелятора 1. При этом происходит возбуждение
П
0
п
магнитных диполей ферромагнитного элемента 2 и происходит запоминание спектра зондирующего сигнала на частоте f. С приходом отраженного сигнала в приемнике 7 амплитудно-частотный спектр сигнала переносится смесителем 11 с помощью задающего генератора 12 с частоты f на промежуточную частоту f, усиливается усилителем 16 промежуточной частоты и передается на сигнальную обмотку 3 твердотельного коррелятора 1. При этом за счет совпадения амплитудно-частотных спектров зондирующего и принятого отраженного сигнала в ферромагнитном элементе 2 коррелятора 1 происходит свертка их спектров и запоминание ферромагнитной дипольной структурой элемента 2 свернутого сигнала. При поступлении на считывающую обмотку 5 импульса тактового генератора 9 происходит перемагничивание ферромагнитного элемента 2. При этом в выходной обмотке 6 выделяется сжатый электрический сигнал совпадения спектров (корреляционный сигнал). Далее этот сигнал усиливается в усилителе 10 корреляционных сигналов и выдается на выход (U вых) для детектирования.
p
Полезная модель разработана на уровне физических моделей. При этом в качестве ферромагнитного элемента 2 использовалось ферритовое кольцо диаметром 8 мм с резонансной частотой f=72.8 МГц и пластина из ферромагнитного материала с примесью кобальта с размерами 2×4×6 мм с резонансной частотой 256 МГц. В последнем случае обмотки 3÷6 выполнены напылением индуктивных витков из серебра на поверхность ферромагнитной пластины. При этом индуктивные витки изолированы от поверхности ферромагнитной пластинки изоляционным слоем из оксида алюминия. Пример осциллограммы сигналов, отраженных от местных предметов и двух рядом летящих воздушных объектов, после корреляционной обработки и детектирования представлен на фиг.2