Имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала



Имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала

 


Владельцы патента RU 2469348:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала предназначен для использования в генераторах сигналов сложной формы, а также в моделирующих комплексах, предназначенных для испытаний и исследований радиотехнических систем. Система содержит два фазовых модулятора, балансный модулятор, фазовый детектор, управляемый генератор высокочастотного сигнала, направленный ответвитель, управляемый аттенюатор, определенным образом соединенные между собой. Вновь введенные указанные фазовый детектор, управляемый генератор высокочастотного сигнала и направленный ответвитель обеспечивают повышение достоверности имитации отраженного от цели сигнала, что и является достигаемым техническим результатом изобретения. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в генераторах сигналов сложной формы, а также в моделирующих комплексах, предназначенных для испытаний и исследований радиотехнических систем.

Известно устройство формирования частотно-модулированного сигнала на основе задающего генератора, балансного модулятора, фазовращателя и сумматора [Справочник по радиоэлектронным устройствам в двух томах. Том 1. / Под ред. Д.П.Линде. - М.: Энергия. - 1978, с.260-261, рис.3-57]. Признаком, общим с заявляемым имитатором, в этом устройстве является балансный модулятор.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является невозможность его использования для испытаний и исследований в качестве имитатора отраженного от цели сигнала ввиду некогерентности с сигналом, излучаемым передатчиком исследуемой радиосистемы.

Известен также имитатор, выполняющий функции высокочастотного генератора входных сигналов для испытаний доплеровского измерителя скорости [В.Е.Копчинский и др. Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов. - М.: Советское радио. - 1975, с.375-377, рис.12.2]. Он содержит последовательно соединенные балансный модулятор и фазовращатель, при этом один из входов балансного модулятора является информационным входом доплеровской частоты. Оба эти элемента входят и в состав заявляемого имитатора.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, достигаемого в изобретении, является отсутствие возможности имитации частотно-модулированного сигнала, используемого для передачи информации о временной задержке отраженного от цели сигнала, а также отсутствие возможности автоматического изменения амплитуды формируемого сигнала, например, под управлением от ЭВМ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является имитатор высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала, защищенный авторским свидетельством СССР №1758617, кл. G01S 7/40, 1990. Он формирует высокочастотный частотно-модулированный сигнал с регулируемыми амплитудой, временной задержкой и доплеровским смещением частот. Этот имитатор содержит два фазовых модулятора, два балансных модулятора, три вентиля, фазовращатель, делитель, сумматор и управляемый аттенюатор. Первый вход первого фазового модулятора является входом высокочастотного сигнала имитатора, а второй вход первого фазового модулятора соединен со входом компенсационного сигнала имитатора, второй вход второго фазового модулятора соединен со входом сигнала, определяющего временную задержку имитируемого сигнала, управляемый вход управляемого аттенюатора является входом сигнала, определяющего амплитуду имитируемого сигнала. Признаками, общими с заявляемым имитатором, являются фазовые модуляторы, балансный модулятор и управляемый аттенюатор.

Причиной, препятствующей достижению в прототипе технического результата, достигаемого в изобретении, является низкая достоверность имитации отраженного от цели сигнала. Она обусловлена наличием в спектре формируемого сигнала второй гармоники доплеровского сдвига, возникающей при формировании сигналов на выходах балансных модуляторов. К снижению достоверности имитации отраженного от цели сигнала приводит также искажение формируемого сигнала, связанное с неидентичностью каналов формирования сигналов на входах сумматора, приводящей, в частности, к появлению в спектре формируемого сигнала составляющей доплеровского сдвига со знаком, противоположным знаку фактического доплеровского сдвига.

Технической задачей, на решение которой направлено создание изобретения, является повышение достоверности имитации отраженного от цели сигнала.

Технический результат достигается тем, что в известный имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала введены последовательно включенные фазовый детектор, управляемый генератор и направленный ответвитель, первый вход фазового детектора соединен с информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, а второй - с выходом балансного модулятора, соединенного своим первым входом с выходом первого фазового модулятора, а вторым - со вторым выходом направленного ответвителя, первый выход которого соединен с первым входом второго фазового модулятора, соединенного своим выходом с информационным входом управляемого аттенюатора.

Для достижения технического результата в известный имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала, содержащий первый фазовый модулятор, первый вход которого является входом высокочастотного сигнала имитатора, а второй соединен со входом компенсационного сигнала имитатора, второй фазовый модулятор, второй вход которого соединен со входом сигнала, определяющего временную задержку имитируемого сигнала, балансный модулятор и управляемый аттенюатор, управляемый вход которого является входом сигнала, определяющего амплитуду имитируемого сигнала, а выход является выходом имитатора, введены последовательно включенные фазовый детектор, управляемый генератор и направленный ответвитель, первый вход фазового детектора соединен с информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, а второй - с выходом балансного модулятора, соединенного своим первым входом с выходом первого фазового модулятора, а вторым - со вторым выходом направленного ответвителя, первый выход которого соединен с первым входом второго фазового модулятора, соединенного своим выходом с информационным входом управляемого аттенюатора.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором на фиг.1 приведена структурная схема заявляемого имитатора.

Имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала содержит фазовые модуляторы 1 и 2, балансный модулятор 3, фазовый детектор 4, управляемый генератор 5 высокочастотного сигнала, направленный ответвитель 6, управляемый аттенюатор 7, вход 8 высокочастотного сигнала, вход 9 компенсационного сигнала, вход 10 сигнала доплеровской частоты, вход 11 сигнала, определяющего временную задержку имитируемого сигнала, вход 12 сигнала, определяющего амплитуду имитируемого сигнала, и выход 13.

Первый вход фазового модулятора 1 соединен со входом 8 имитатора, второй - со входом 9 имитатора, а выход - с первым входом балансного модулятора 3. Второй вход балансного модулятора 3 соединен со вторым выходом направленного ответвителя 6, а выход - со вторым входом фазового детектора 4, первый вход которого соединен со входом 10 имитатора, а выход - со входом управления генератора 5. Вход направленного ответвителя 6 соединен с выходом генератора 5, а первый выход - с первым входом фазового модулятора 2, второй вход которого соединен со входом 11 имитатора. Информационный вход аттенюатора 7 соединен с выходом фазового модулятора 2, управляемый вход - со входом 12 имитатора, а выход - с выходом 13 имитатора.

Работа имитатора заключается в следующем.

На вход 8 от передатчика исследуемой радиотехнической системы поступает высокочастотный сигнал вида:

где t - текущее время;

Vn - амплитуда сигнала;

ω - несущая (излученная) частота сигнала;

m - индекс модуляции;

ν - частота модуляции.

Этот сигнал со входа 8 поступает на первый вход модулятора 1. На второй вход этого модулятора со входа 9 поступает управляющее напряжение, пропорциональное

которое точно соответствует фазовой модуляции сигнала Un(t). В результате воздействия управляющего напряжения на входной сигнал Un(t) на выходе модулятора 1 и на первом входе модулятора 3 формируется сигнал:

В этом сигнале подавлена (компенсирована) фазовая модуляция, то есть сформирован непрерывный немодулированный сигнал с частотой ω, равной несущей частоте сигнала исследуемой радиосистемы.

Управляемый генератор 5 формирует высокочастотный сигнал частотой ωГ под действием управляющего сигнала с выхода детектора 4. Этот сигнал через направленный ответвитель 6 поступает на первый вход модулятора 2 (с первого выхода направленного ответвителя 6) и на второй вход модулятора 3 (со второго выхода направленного ответвителя 6).

На выходе модулятора 3 формируются два сигнала с частотами ω+ωГ и ω-ωГ, равными соответственно сумме и разности частот сигналов на его первом и втором входах. Эти сигналы поступают с его выхода на второй вход детектора 4, на первый вход которого со входа 10 имитатора поступает сигнал, пропорциональный ASinΩt, где А - амплитуда, a Ω - доплеровская частота, несущая информацию о скорости сближения носителя исследуемой радиотехнической системы с целью.

В детекторе 4 каждый из поступивших на его второй вход сигналов перемножается на сигнал, поступивший на его первый вход, а результаты перемножения проходят через фильтр нижних частот, входящий в состав детектора 4. Сигнал суммарной частоты ω+ωГ, будучи высокочастотным, значительно ослабляется уже во входной цепи детектора 4, а результат его перемножения с сигналом доплеровской частоты Ω полностью подавляется фильтром нижних частот. В результате перемножения сигнала разностной частоты Ω'=ω-ωГ, близкой или равной доплеровской частоте Ω, формируются два сигнала с частотой Ω'+Ω и Ω'-Ω. Сигнал суммарной частоты Ω'+Ω также подавляется фильтром нижних частот. Фильтром нижних частот детектора 4 выделяется постоянная составляющая сигнала разностной частоты Ω'-Ω, которая с выхода детектора 4 поступает на управляющий вход генератора 5 в качестве сигнала управления.

Совокупность замкнутых в кольцо детектора 4, генератора 5, направленного ответвителя 6 и модулятора 3 выполняет функцию системы фазовой автоподстройки частоты, осуществляющей слежение за частотой Ω сигнала на первом входе детектора 4. Напряжение на выходе детектора 4 в установившемся режиме пропорционально разности фаз сигналов с частотами Ω и Ω' на его входах, при этом в установившемся режиме устанавливается равенство этих частот, то есть Ω'=Ω. Учитывая, что Ω'=ω-ωГ, можно записать

ωГ=ω-Ω.

Таким образом, частота сигнала генератора 5 сдвинута вниз относительно несущей частоты ω на доплеровскую частоту Ω.

Сигнал частотой ωГ=ω-Ω с выхода генератора 5 через направленный ответвитель 6 поступает на первый вход модулятора 2, на второй вход которого со входа 11 имитатора поступает управляющее напряжение, пропорциональное

Это напряжение несет информацию о временной задержке τ распространения сигнала передатчика до цели и обратно до радиосистемы и о частотной модуляции сигнала передатчика. На выходе модулятора 2 формируется модулированный по фазе (частоте) сигнал вида:

Этот сигнал по структуре полностью совпадает с реальным отраженным от цели сигналом на входе исследуемой системы.

Сигнал Uфм2(t) с выхода модулятора 2 поступает на информационный вход аттенюатора 7. На управляемый вход этого аттенюатора со входа 12 имитатора поступает сигнал управления, под действием которого затухание аттенюатора 7 устанавливается таким, чтобы сформированный сигнал, поступив на вход исследуемой радиосистемы, имел такую же амплитуду, как и реальный отраженный от цели сигнал. С выхода аттенюатора 7 ослабленный им сигнал поступает на выход 13 имитатора.

В спектре сформированного предлагаемым имитатором сигнала отсутствуют имеющие место в сформированном имитатором-прототипом сигнале паразитные составляющие, обусловленные второй гармоникой доплеровского сдвига и неидентичностью каналов формирования сигналов на входах сумматора. Это существенно повышает достоверность имитации отраженного от цели сигнала.

Заявляемый имитатор достаточно легко реализуем. В качестве вновь введенных фазового детектора 4 и управляемого генератора 5 (управителя частоты) могут служить соответствующие элементы систем автоматического слежения за частотой [см., например, Справочник по радиоэлектронике в трех томах. / Под ред. А.А.Куликовского. Том 3. - М.: Энергия. - 1970, с.147-150, 155, 156]. В качестве остальных элементов имитатора (фазовых модуляторов, балансного модулятора, управляемого аттенюатора) могут служить соответствующие элементы имитатора-прототипа.

Имитатор радиолокационного высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала, содержащий первый фазовый модулятор, первый вход которого является входом высокочастотного сигнала имитатора, а второй соединен со входом компенсационного сигнала имитатора, второй фазовый модулятор, второй вход которого соединен со входом сигнала, определяющего временную задержку имитируемого сигнала, балансный модулятор и управляемый аттенюатор, управляемый вход которого является входом сигнала, определяющего амплитуду имитируемого сигнала, а выход является выходом имитатора, отличающийся тем, что в него введены последовательно включенные фазовый детектор, управляемый генератор и направленный ответвитель, первый вход фазового детектора соединен с информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, а второй - с выходом балансного модулятора, соединенного своим первым входом с выходом первого фазового модулятора, а вторым - со вторым выходом направленного ответвителя, первый выход которого соединен с первым входом второго фазового модулятора, соединенного своим выходом с информационным входом управляемого аттенюатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для калибровки активных фазированных антенных решеток. .

Изобретение относится к радиолокации. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для калибровки пеленгаторов источников радиосигналов, в частности для калибровки мобильных пеленгаторов коротковолнового (КВ) диапазона с многоэлементной антенной решеткой.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники радиолокационных систем и может быть использовано для управления питанием радиолокационных головок самонаведения (РГС) при их проверках и испытаниях.

Изобретение относится к вычислительной и радиотехнике и может быть использовано при исследованиях и разработке вычислительных систем и моноимпульсных радиолокационных систем, а также для обучения и тренировки операторов вычислительных и радиолокационных станций с использованием замены реальных радиолокационных станций имитируемыми.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах загоризонтного обнаружения и определения местоположения объектов по радиоизлучениям передатчиков декаметрового диапазона волн при использовании одной приемной станции.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к имитаторам радиолокационного сигнала цели, и может быть использовано в составе комплекса, имитирующего многоцелевую сцену по дальности, доплеровской частоте и углу для исследования процессов поиска, обнаружения и сопровождения цели (целей).

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в зенитно-ракетных комплексах. .

Изобретение относится к радиолокации, в частности к имитаторам радиолокационного сигнала сцены, на которой в широком диапазоне углов имеются подвижные по дальности и углу цели, и может быть использовано для исследования процессов обнаружения и сопровождения целей радиолокационной станцией (РЛС) в широком диапазоне дальностей и углов.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для исследования процессов обнаружения и сопровождения флюктуирующих целей при взаимном перемещении целей и радиолокатора.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при калибровке радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР)

Изобретение относится к радиолокационным измерениям и может быть использовано на открытых радиоизмерительных полигонах

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям, и может быть использовано при создании новых радиолокационных измерительных комплексов и модернизации существующих

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для имитации частотно-временной структуры радиолокационного сигнала, отраженного от подстилающей поверхности, от одной или нескольких целей, находящихся на фиксированном направлении, и может быть использовано для имитации ложных целей, в том числе расположенных ближе носителя, для имитации боевой работы радиолокационной системы, а также для имитации эхо-сигналов радиовысотомеров при зондировании сигналами с различными видами линейной частотной модуляции

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре доплеровских радиолокационных систем с дальномерным каналом. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения как визуального, так и автоматизированного самоконтроля предлагаемого устройства. Устройство контроля дальномерного канала радиолокационных систем содержит блок СВЧ, линию связи, рупорную антенну, синтезатор доплеровских частот, устройство временной задержки, детекторную секцию, мультиплексную шину управления, переключатель, общий вывод которого соединен с импульсным входом устройства временной задержки, элемент И, выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом переключателя, а первый вход элемента И соединен с нормально замкнутым контактом переключателя, двоичный счетчик, вход которого соединен с входом импульсов запуска передатчика и с нормально замкнутым контактом переключателя, дешифратор, группа входов которого соединена с группой выходов двоичного счетчика, фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу детекторной секции, и измеритель временных интервалов, вход СТОП которого подключен к выходу фильтра нижних частот, входы-выходы управления измерителя временных интервалов подключены к мультиплексной шине управления, выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И, ко входу ПУСК измерителя временных интервалов и к выходу синхронизации. 2 ил.

Способ летной проверки наземных средств радиотехнического обеспечения полетов, заключающийся в том, что в качестве воздушного судна применяют дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА), измеряют координаты ДПЛА оптическим устройством и одновременно при работе упомянутых радиотехнических средств формируют бортовыми приемниками измерительные радионавигационные сигналы, которые кодируют, излучают в свободное пространство, принимают на Земле наземными устройствами, декодируют, обрабатывают совместно с сигналами с выхода оптического устройства, отображают и регистрируют результаты измерений и обработки сигналов. Описаны способ и устройства летной проверки выходных характеристик курсовых (КРМ), глиссадных (ГРМ), маркерных радиомаяков (МРМ), азимутально-дальномерных радиомаяков (АДРМ) и автоматических радиопеленгаторов (АРП). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей и снижение затрат на выполнение летных настроек и поверок КРМ, ГРМ, МРМ, АДРМ и АРП. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способам калибровки и поверки метеорологических приборов с использованием доплеровского радиолокатора для определения скорости и направления ветра, применяемых как для нужд народного хозяйства, так и для военных целей, например, в артиллерии. Достигаемый технический результат - решение задачи калибровки и поверки доплеровского радиолокатора профилей ветра с использованием современных устройств. Указанный результат достигается тем, что с доплеровского радиолокатора профилей ветра излучают сигнал определенной частоты на устройство переизлучения сигнала, в котором производят доплеровский сдвиг частоты принятого сигнала, затем переизлучают сигнал скорректированной частоты в доплеровский радиолокатор профилей ветра и получают результат калибровки по скорости и высоте прямым измерением, при этом доплеровский радиолокатор профилей ветра и устройство переизлучения сигнала устанавливают стационарно на различных фиксированных расстояниях друг от друга, а изменение доплеровской частоты переизлучаемого сигнала производят в устройстве переизлучения сигнала по сигналу управления в промежутке между условно фиксированными положениями доплеровского радиолокатора профилей ветра. 2 ил.

Изобретение относится к способам и технике радиоэлектронного подавления технических средств нелинейной радиолокации. Достигаемый технический результат - уменьшение вероятности обнаружения объектов с нелинейными электрическими свойствами за счет внесения неопределенности в фазовые параметры радиолокационных сигналов, принимаемых нелинейной радиолокационной станцией (РЛС) с синтезированной апертурой антенны (формирования полной фазы радиолокационных сигналов на гармониках зондирующего сигнала (ЗС) Фn(t), где n - номер гармоники ЗС, как случайной величины с пределами изменения фазы от 0 до 2π). Указанный результат достигается тем, что в известном способе имитации радиолокационной цели с нелинейными электрическими свойствами, заключающемся в приеме элементами приемной антенной решетки зондирующего сигнала нелинейной РЛС с несущей частотой f0, распределении его по соответствующим приемным каналам, осуществлении в каждом из каналов преобразования его спектра и формирования сигналов на гармониках зондирующего сигнала, дополнительно устанавливают двоичный код порогового уровня сигнала радиолокационной цели с нелинейными электрическими свойствами, усиливают принятый элементами приемной антенной решетки объединенный сигнал, осуществляют преобразование его уровня в двоичный код, сравнивают двоичный код уровня принятого сигнала с двоичным кодом порогового уровня сигнала радиолокационной цели с нелинейными электрическими свойствами, при превышении сигналом порога генерируют в двоичном коде случайное число , где N - количество фазовых сдвигов, в соответствии с которым осуществляют сдвиг фазы сигнала каждого канала на величину в соответствии с условием , ΔφN=2π, затем в каждом канале спектральные составляющие, наделенные случайным сдвигом фазы Δφi, усиливают до уровня, необходимого для радиоподавления нелинейной РЛС, и осуществляют излучение элементами передающей антенной решетки сигналов гармоник зондирующего сигнала со случайной полной фазой в направлении нелинейной РЛС, при этом приемная и передающая антенные решетки представляют собой решетку Ван-Атта, а элементы приемной и передающей антенных решеток выполнены широкополосными. 2 ил.
Наверх