Когерентно-импульсная радиолокационная система

 

Использование: в радиолокации в бортовых устройствах. Сущность изобретения: когерентно - импульсная радиолокационная система содержит приемопередающую антенну 8, приемник 1, синхронизатор 5 - 2, генератор гребенки импульсов, передатчик 7, N цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа 2, доплеровского фильтра 3 и блока накопления 4, индикатор 9, высотомер 11, селектор режима стробирования 10. Генератор гребенки импульсов содержит последовательно соединенные управляемый элемент задержки 5 N-блокинг-генераторов. Синхронизатор содержит коммутатор, генераторы импульсов формирователь стробирующих импульсов. Селектор стробирования содержит генератор меандра, регулятор задержки. Регулятор задержки содержит сумматор, элемент "И", источник постоянного напряжения. 1 с. и 4 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к когерентно-импульсным радиолокационным системам и предназначено для использования в бортовых устройствах.

Известно устройство, решающее ту же техническую задачу, содержащее цепи, состоящие из последовательно соединенных селектора дальности, полосового фильтра и интегрирующего (накопительного) устройства [1] Это устройство имеет недостатки, заключающиеся в том, что при работе РЛС в режиме средних частот повторения (СЧП) имеют место пропадания сигналов цели, приходящих с второго, третьего и тактов более высокого порядка и совпадающих во времени с мощными альтиметровыми отражениями, и ложные засветы экрана индикатора альтиметровых отражений. При этом общий уровень помехи может достигать величины 50-55 дБ над уровнем шума, и пропадание большинства целей, особенно малоразмерных, на фоне альтиметровых отражений становится неизбежным. Кроме того, имеют место ложные тревоги (засветы экрана индикатора), возникающие от альтиметровых отражений.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, которое содержит антенну с антенным переключателем и блоком управления, передатчик, приемник, N цепочек, синхронизатор, генератор гребенки импульсов и индикатор, соединенный по входу с выходами N цепочек, входы которых соединены с выходом приемника [2] Каждая цепочка содержит последовательно соединенные ключ (селектор дальности), доплеровский фильтр и накопительное устройство. Выход синхронизатора соединен с входами генератора гребенки импульсов и передатчика соответственно, выход которого подключен к входу антенны с антенным переключателем и блоком управления, выход которой соединен с входом приемника. Выходы генератора гребенки импульсов соединены с управляющими входами ключей.

Это устройство имеет те же недостатки, что и описанный аналог.

На фиг. 1 представлена структурная схема когерентно-импульсной радиолокационной системы; на фиг.2 и 3 структурные выполнения генераторов гребенки импульсов; на фиг.4- структурная схема варианта выполнения селектора режима стробирования; на фиг.5 структурная схема выполнения варианта регулятора задержки; на фиг.6 структурная схема варианта выполнения синхронизатора.

Когерентно-импуьсная РЛС (см.фиг.1) содержит приемопередающую антенну 8, приемник 1, синхронизатор 5-2, генератор гребенки импульсов 6, передатчик 7, N цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа 2, доплеровского фильтра 3 и блока накопления 4, индикатор 9, соединенный с выходами накопительных устройств, высотомер 11 и селектор режима стробирования 10, соответствующие выходы которого соединены со входом синхронизатора 5-2 и вторым входом генератора гребенки импульсов 6. Выходы синхронизатора 5-2 соединены с первым входом генератора гребенки импульсов 6 и входом передатчика 7, выход которого подключен к приемопередающей антенне 8.

Когерентно-импульсная РЛС работает следующим образом.

Генератор гребенки импульсов вырабатывает ряд импульсов, примыкающих к запускающему, а его выходы соединены с соответствующими управляющими входами ключей цепочек, что обеспечивает возможность передвигать во времени выработанную гребенку стробов.

Селектор режима стробирования 10 управляет выбором длительности и частоты повторения зондирующих и стробирующих импульсов, а также расстановкой последних, воздействуя соответственно на синхpонизатор 5-2 и генератор гребенки импульсов 6.

На входе приемника 1 имеет место в общем случае аддитивная смесь полезного сигнала и мешающих отражений, поступивших из антенны, а также собственный шум. С выхода приемника напряжение поступает на входы ключей 2-1, 2-2.2-N, которые открываются последовательно.

Работа осуществляется последовательно на двух близких частотах повторения, причем разность этих частот повторения выбирается такой, чтобы в случае, когда сигнал цели при меньшей частоте повторения (F₁), отраженный от предыдущего зондирующего импульса (второго такта), попадает в первый элемент разрешения альтиметровой области, он при большей частоте повторения выходил бы за ее пределы. В практически интересных случаях альтиметровая зона может занимать 3-5 элементов разрешения по дальности. Число цепочек, соответствующих числу элементов дальности, разрешаемых за один такт работы РЛС (т.е. в интервале времени между двумя последовательными зондирующими импульсами), выбирается существенно меньшим, чем число имеющих место элементов разрешения в том же интервале времени (например, в 1,5-2 раза).

При работе в первом цикле на меньшей частоте повторения F₁) из S импульсов гребенки импульсов последовательно подключаются к управляющим входам ключей N стробирующих импульсов так, что к первому ключу 2-1 подключается стробирующий импульс с номером m элемента разрешения по дальности, следующий непосредственно за альтиметровой областью. При высоте полета носителя РЛС равной Н меет место соотношение m + ζ где τ длительность зондирующего импульса; С скорость света; ζ размеры альтиметровой области, выраженные в числе элементов разрешения (обычно ζ 3-5), а последующие строб-импульсы с номерами m+i подключаются к последующим ключам 2 (i+1), при относительно малых высотах полета Н носителя РЛС в этом случае будут задействованы все N ключей, а остальные элементы разрешения будут просмотрены в следующем цикле (на частоте повторения F₂ > F₁).

Здесь для определенности предполагается, что на обеих частотах зондирования F₁ и F₂ скважность Q сохраняется. При этом число элементов разрешения, равное числу импульсов гребенки стробов SQ-1. При относительно больших высотах полета носителя (при условии, что Q-1-m < N) часть цепочек оказалась бы свободной. Поэтому к остальным N-Q +1 + m цепочкам подключаются стробирующие импульсы, предшествующие началу альтиметровой зоны, т.е. с номерами, меньшими m ζ 1.

При работе на большей частоте повторения к ключам цепочек подключаются последовательно стробирующие импульсы, соответствующие элементам дальности, пропущенным в предыдущем такте (оставшиеся свободными цепочки используются для повторного просмотра большинства элементов разрешения, что обеспечивает надежность работы системы).

Во втором цикле с целью уменьшения уровня альтиметровых отражений длительность стробирующих импульсов, соответствующих альтиметровой области выбирается меньшей. Однако для простоты реализации можно все стробирующие импульсы второго цикла сделать узкими, а не только альтиметровыми. Соотношения сигнал/помеха при этом не меняется, что оправдывает указанный прием.

Таким образом, если в первом цикле (на меньшей частоте повторения) цель попадает в альтиметровую зону, то во втором цикле (на большей частоте повторения) она окажется на дальности, превышающей альтиметровую зону. При работе на меньшей частоте повторения альтиметровые отражения исключены: а во втором цикле на большей частоте повторения они ослаблены за счет уменьшения длительности соответствующих стробов.

Синхронизатор 5-2 (см. фиг.6) предназначен для запуска передатчика 7 и генератора гребенки импульсов 6 в соответствии с логикой работы устройства, описанной выше. Это достигается введением в блока 5-2 второго выхода, а также управляющего входа. Блок 5-2 (см.фиг.6) содержит коммутатор 21, генератор импульсов 2 и 23 с частотами повторения и длительностями импульсов F₁, τ₁ и F₂, τ₂ соответственно, и формирователь импульсов (в режиме F₂, τ₂) 24.

На управляющий вход (см.фиг.6) блока 5-2 поступают сигналы с блока 10, определяющие состояние коммутатора 21, включающего один из двух генераторов импульсов 22 и 23, которые по первому выходу соединены с передатчиком 7, генератор 22, кроме того, непосредственно, а генератор 23 через формирователь стробирующих импульсов 24, формирующий обуженные импульсы, подключены к второму выходу блока 6. При включенном генераторе 23 зондирующие и стробирующие импульсы имеют одинаковую длительность, поскольку запуск передатчика 7 и блока 6 осуществляется от одного генератора, а раздельные выходы могут отличаться лишь уровнем. При включенном генераторе 23 стробирующие импульсы укорочены, так как на выход к блоку 6 запускающие импульсы поступают через блок 24.

Индикатор 9 может быть любым из известных типов с индикацией по координатам азимут-дальность, азимут-скорость и их сочетание, в простейшем случае он может содержать устройство, суммирующее информацию по дальности и скорости, заключенную в выходных напряжениях блоков 1-4, 4-2,4.

Вариант реализации генератора гребенки импульсов 6 (см.фиг.3) содержит собственно генератора гребенки импульсов 14 и управляемый элемент задержки 15. На его вход попеременно с выхода бока 5-2 поступают последовательности запускающих импульсов (F₁,τ₁ и F₂,τ ₂), которые задерживаются элементом управляемой задержки 15, на управляющий вход которого подаются сигналы с второго выхода блока 10. На выходе блока образуется гребенка стробов, задержанная на величину, соответствующую концу альтиметровой области при режиме F₁, τ₁, и на величину, соответствующую ее началу, в режиме F₂, τ₂. Собственно генератор гребенки импульсов 14 может содержать ряд блокинг-генераторов 13 (см. фиг. 2), соединенных последовательно, а элемент управляемой задержки 15 может быть выполнен в виде фантастрона.

Селектор режима стробирования 10 предназначен для выдачи команд на синхронизатор 5-2 для переключения режимов F₁, τ₁ и F₂, τ₂ и на блок 6 для обеспечения заданного положения гребенки стробов на его выходе. Вариант реализации селектора режима стробирования 10 (см.фиг.4) содержит генератор меандра 16 и регулятор задержки 17. Напряжение с генератора меандра подается на первый выход блока, соединенный с входом синхронизатора 5-2, и на управляющий вход регулятора задержки 17. Выход блока 10 (регулятора задержки 17) соединен с вторым 3 управляющим входом блока 6 (управляемой элементом задержки 15).

Вариант реализации регулятора задержки 17, (см.фиг.5) содержит сумматор 18, элемент И 19 и источник регулируемого постоянного напряжения 20. На вход блока 10 (регулятора задержки) подается сигнал, пропорциональный высоте полета носителя РЛС и определяющий положение альтиметровой зоны. С второго выхода блока 10 (выхода регулятора задержки) напряжение подается на второй управляющий вход блока 6 (управляемого элемента 15). Первый выход генератора меандра соединен с вторым (управляющим) входом регулятора задержки. Источник постоянного напряжения подключен к элементу И. В соответствии с командами, поступающими с генератора меандра, на выходе сумматора и на входе регулируемого элемента задержки блока 6 образуются попеременно управляющие напряжения, обеспечивающие в режиме F₁, τ₁ задержку гребенки стробов на величину t₁ и в режиме F₂, τ₂ на величину t₂. Первому режиму соответствует, например, значение команды от генератора меандра "1", второму "0".

Таким образом, обеспечивается появление обнаруживаемого объекта хотя бы в одном цикле (режиме) вне альтиметровой зоны, что приводит к существенному увеличению вероятности ее обнаруживания, уменьшает уровень отражений от альтиметровой области, что устраняет связанные с ними засветы экрана индикатора. Все это достигается при значительном уменьшении числа фильтровых каналов, что позволяет говорить о выигрыше по весам и габаритам устройства.

Формула изобретения

1. КОГЕРЕНТНО-ИМПУЛЬСНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая приемопередающую антенну, передатчик, приемник, синхронизатор, N цепочек, каждая из которых состоит их последовательно соединенных ключа, доплеровского фильтра и блока накопления, а также генератор гребенки импульсов, индикатор, соответствующие N входов которого соединены с выходами блоков накопления всех N цепочек, N сигнальных входов ключей которых подключены к выходу приемника, вход которого соединен с выходом приемопередающей антенны, вход которой подключен к выходу передатчика, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого подключен к синхровходу генератора гребенки импульсов, N выходов которого соединены со стробирующими входами ключей соответствующих цепочек, отличающаяся тем, что, с целью увеличения вероятности правильного обнаружения объектов на фоне альтиметровых отражений и устранения ложных отметок от них на экране индикатора, в нее введены селектор режима стробирования и высотомер, выход которого соединен с выходом селектора режима стробирования, первый выход которого соединен с управляющим входом синхронизатора, а второй выход с управляющим входом генератора гребенки импульсов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что синхронизатор содержит коммутатор, два генератора импульсов, первый с частотой повторения импульсов F₁ и их длительностью τ₁, а второй соответственно с F₂ и τ₂ и формирователь стробирующих импульсов, вход которого соединен с вторым выходом второго генератора импульсов, а выход является вторым выходом синхронизатора и соединен с вторым выходом первого генератора импульсов, первый выход которого соединен с первым выходом второго генератора импульсов и является первым выходом синхронизатора, при этом выход коммутатора соединен с управляющими входами генераторов импульсов, а его вход является управляющим входом блока синхронизации.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что генератор гребенки импульсов содержит последовательно соединенные управляемый элемент задержки и N блокинг-генераторов, N выходов которых являются соответствующими N выходами генератора гребенки импульсов, управляющий вход управляемого элемента задержки является управляющим входом, а сигнальный вход синхровходом генератора гребенки импульсов.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что селектор режима стробирования содержит генератор меандра и регулятор задержки, выход которого является вторым выходом селектора режима стробирования, первый вход входом селектора режима стробирования, а второй вход соединен с выходом генератора меандра, который является первым выходом селектора режима стробирования.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что регулятор задержки состоит из последовательно соединенных источника постоянного тока, элемента И и сумматора, выход которого является выходом регулятора задержки, а второй вход первым входом регулятора задержки, причем второй вход элемента И является вторым входом регулятора задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6