Имитатор радиолокационного сигнала сцены



Имитатор радиолокационного сигнала сцены
Имитатор радиолокационного сигнала сцены
Имитатор радиолокационного сигнала сцены

 


Владельцы патента RU 2549884:

Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" (RU)

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для исследования процессов обнаружения и сопровождения целей радиолокационной станцией (РЛС) в широком диапазоне дальностей, углов и скоростей. Достигаемый технический результат - упрощение устройства с повышением достоверности имитации. Указанный результат достигается за счет замены антенн имитаторов и их приводов антенной с подвижным фазовым центром, состоящей из N излучателей, расположенных линейно, на равном расстоянии меньше длины волны в среде распространения электромагнитной волны, из которых m смежных излучателей в соответствующий момент времени подключены синфазно к имитатору сигнала через несогласованные делители и несогласованные СВЧ ключи, расположенные в ответвлении фидерной линии от делителя к излучателю, а также за счет введения в схему имитатора регистра перезаписи кода положения группы подключенных излучателей под управлением процессора и обеспечивающего изменение положения фазового центра виртуальной антенны. Для моделирования нескольких целей фазовый центр излучения перемещается в несколько положений за время обработки сигнала в РЛС, при этом имитатор содержит цифровую линию задержки, параметры которой переключаются синхронно с перемещением фазового центра излучения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое 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.

Известен имитатор цели [1], работающий в безэховой камере, в котором через приемную антенну принимается сигнал проверяемой РЛС, переносится на промежуточную частоту, задерживается по времени в соответствии с дальностью имитируемой цели, сдвигается по доплеровской частоте в соответствии с радиальной скоростью имитируемой цели, модулируется по амплитуде в соответствии с эффективной площадью рассеяния (ЭПР) цели и ее дальностью от проверяемой РЛС, переносится обратно на несущую частоту, излучается через передающую антенну в качестве имитируемого сигнала цели. Имитация углового движения цели может быть выполнена за счет управляемого механического перемещения антенны имитатора по сфере, центром которой является проверяемая РЛС.

Недостатком имитатора является его сложность, так как для реализации радиолокационной сцены во всем секторе углов сканирования антенны РЛС необходимы большой размер безэховой камеры, сложные электромеханические приводы и имитаторы количеством, равном количеству элементов сцены.

Известен имитатор цели [2], располагаемый в безэховой камере, содержащий большой эллиптический отражатель, установленный в дальней зоне антенны РЛС. Сама РЛС находится в одном из фокусов эллипсоида, в то время как во втором фокусе расположен излучающий элемент имитатора в виде многолучевой фазированной антенной решетки (ФАР). Множество СВЧ сигналов модулируются по параметрам, соответствующим параметрам имитируемых целей, излучаются ФАР по независимым лучам и после переотражения от эллиптического отражателя принимаются антенной испытуемой РЛС. При этом каждый отраженный от эллиптического отражателя луч имитирует сигнал от отдельной цели или разрешаемого элемента сцены. Уровень сигналов, принимаемых антенной РЛС, определяется не только уровнем сигналов, сформированных имитатором в направлении лучей ФАР и отраженных от эллипсоида, но и рассогласованием переотраженного эллипсоидом луча имитатора относительно текущего направления оси визирования проверяемой РЛС.

Недостатком имитатора [2] является его сложность, связанная с изготовлением безэховой камеры и эллиптического зеркала с необходимой точностью больших размеров и сложной ФАР.

Известно устройство имитации радиолокационного сигнала сцены матричного типа [3], которое устанавливается в дальней зоне проверяемой РЛС на торцевой стенке безэховой камеры, содержит множество антенн эхо-сигналов, которые облучаются РЛС подсвета и антенной проверяемой РЛС. Угловые положения антенн эхо-сигналов соответствуют угловым положениям элементов имитируемой сцены (целям). Каждая антенна эхо-сигналов соединена через смеситель с соответствующим имитатором эхо-сигналов, формирующим сигнал одной из целей, задержанный в соответствии с дальностью цели, с длительностью, равной длительности зондирующего сигнала РЛС, сдвинутый по частоте на величину частоты доплера сигнала, отраженного целью, промодулированный по амплитуде в соответствии с дальностью цели, ее эффективной площадью рассеяния (ЭПР) и случайным законом амплитудной флюктуации. Эхо-сигнал имитатора через блок управляемых переключателей поступает на антенну, угловое положение которой соответствует имитируемой цели и излучается. Управляемое соединение сигнала, сформированного имитатором эхо-сигнала, с излучающими антеннами эхо-сигнала через блок управляемых переключателей обеспечивает имитацию движения цели по углу.

Данное устройство обеспечивает имитацию нескольких целей и их движение в пространстве, но так как число антенн и имитаторов эхо-сигналов, имитирующих сигналы целей, отличающихся угловым положением, равно числу имитируемых элементов радиолокационной сцены, то в имитаторе, например для РЛС с синтезированной апертурой и высокой угловой разрешающей способностью в доли градуса, необходимо большое количество смесителей, имитаторов и антенн, имеющих малые угловом размеры. Требуемые поперечные размеры безэховой камеры, так же как в устройствах [1] и [2], велики. Такую систему сложно реализовать. Кроме этого при малом размере антенн имитатора коэффициент передачи тракта антенна РЛС - приемник, передатчик имитатора значительно уменьшается, что уменьшает устойчивость и достоверность работы ретрансляционных имитаторов [4].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому имитатору радиолокационного сигнала сцены является имитатор [5], принятый в качестве прототипа. В имитаторе радиолокационного сигнала сцены [5], обеспечивается снижение требований к размерам безэховой камеры в поперечном направлении при одновременном снижении числа антенн и имитаторов эхосигналов, и одновременно реализуется плавное перемещение целей. Для этого в безэховой камере в одном торце размещается антенна проверяемой РЛС, а в противоположном - N пространственно разнесенных по углу антенн эхо-сигналов, а каждая n-ная антенна соединена с сверхвысокочастотным (СВЧ) входом-выходом n-ного имитатора эхо-сигнала. Между антенной РЛС и антеннами эхо-сигналов, в ближней зоне антенны РЛС, расположены неподвижное и подвижное плоские зеркала. Неподвижное зеркало переотражает плоскую волну сигнала, излучаемого антенной РЛС 1, в сторону подвижного зеркала 3, угол наклона которого регулируется приводом подвижного зеркала. Регулировкой угла наклона одного из отражающих зеркал относительно текущего положения оси антенны РЛС обеспечивается облучение антенн эхосигналов только на расчетных углах визирования антенны РЛС. Сигнал РЛС через каждую облучаемую в данный момент времени антенну эхо-сигнала поступает на соответствующий имитатор эхо-сигнала, где задерживается, сдвигается по доплеровской частоте и модулируется по амплитуде в соответствии с дальностью, радиальной скоростью, эффективной площадью рассеяния и случайным законом флюктуации n-ной цели, введенных на имитатор эхо-сигнала из системы управления. Эхосигналы, сформированные имитаторами эхо-сигналов, через соответствующие антенны имитаторов излучаются обратно, переотражаются подвижным и неподвижным зеркалами в сторону антенны РЛС в качестве имитируемого сигнала n-х целей. Перемещение целей по углу внутри диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС обеспечивается перемещением антенн имитаторов с помощью соответствующих приводов. Имитация углового положения целей во всем секторе обзора РЛС обеспечивается подвижным зеркалом, для чего в системе управления зеркалом используются данные о положении ДНА антенны РЛС в пространстве. Устройство обеспечивает упрощение за счет уменьшения числа антенн и имитаторов, но также сложно в части реализации нескольких целей внутри сектора ДНА РЛС, так как высокоточное перемещение антенн имитаторов должно осуществляться сложными электромеханическими приводами. Механическое перемещение также ограничивает возможность имитации углового сближения целей меньше угловых размеров антенн с требуемой для устойчивой работы ретрансляционного имитатора апертурой и угловой скорости перемещения целей, что уменьшает достоверность имитации необходимой радиолокационной сцены.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства с повышением достоверности имитации.

Поставленная цель реализуется за счет замены антенн имитаторов и их приводов антенной с подвижным фазовым центром, состоящей из N излучателей, расположенных линейно на равном расстоянии меньше длины волны в среде распространения электромагнитной волны, из которых m смежных в данный момент времени подключены синфазно к имитатору сигнала через несогласованные делители и несогласованные СВЧ ключи, расположенные в ответвлении фидерной линии от делителя к излучателю и введения в схему имитатора регистра перезаписи кода положения группы подключенных излучателей под управлением процессора и обеспечивающего изменение положения фазового центра виртуальной антенны, а также сокращением количества имитаторов до одного. Для моделирования нескольких целей фазовый центр излучения перемещается в несколько положений за время обработки сигнала в РЛС, а имитатор имеет цифровую линию задержки, параметры которой, частота Доплера и задержка, переключаются синхронно с перемещением фазового центра излучения.

Для решения поставленной цели в устройство имитатора радиолокационного сигнала сцены, содержащее безэховую камеру, антенну проверяемой радиолокационной станции (РЛС), имитатор эхо-сигнала, неподвижное и подвижное плоские зеркала, установленные в ближней зоне антенны РЛС, привод подвижного зеркала, при этом неподвижное зеркало переотражает плоскую волну сигнала, излучаемого антенной РЛС, в сторону подвижного зеркала, направление волны, переотраженной подвижным зеркалом, через привод подвижного зеркала регулируется углом наклона подвижного зеркала, систему управления, датчик угла, который механически соединен с подвижным зеркалом, выход датчика угла соединен со входом системы управления, вход привода подвижного зеркала соединен с выходом системы управления, введены антенна с подвижным фазовым центром, состоящая из N излучателей, расположенных линейно на равном расстоянии меньше λ в среде распространения электромагнитной волны, последовательно соединенных 1-го несогласованного делителя и 1-го отрезка фидерной линии длиной, кратной длине волны в фидерной линии, 2-го несогласованного делителя и 2-го отрезка фидерной линии длиной, кратной длине волны в фидерной линии и далее, повторяясь до N-го несогласованного делителя, реактивная нагрузка, сдвигающая при отражении фазу сигнала кратно 2π, к входу которой подключен третий вход-выход последнего N-го несогласованного делителя, вторые входы-выходы каждого из N несогласованных делителей подключены к последовательно соединенным отрезку фидерной линии длиной, кратной половине длины волны в фидерной линии, несогласованному СВЧ ключу и излучателю (каждый излучатель может быть соединен с соответствующими ключами фидерными линиями равной длины, в дальнейшем описании устройства данные элементы опускаются в силу очевидности), вход-выход первого делителя является входом-выходом антенны с подвижным фазовым центром, а имитатор сигнала содержит последовательно соединенные, циркулятор, квадратурный смеситель, первый полосовой фильтр, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), умножитель комплексных чисел, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), третий полосовой фильтр, квадратурный модулятор, второй выход квадратурного смесителя через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй АЦП подключен ко второму входу ОЗУ, второй выход ОЗУ соединен со вторым входом умножителя комплексных чисел, второй выход умножителя комплексных чисел через последовательно соединенные второй ЦАП и четвертый полосовой фильтр подключен ко второму входу квадратурного модулятора, выход которого соединен со вторым входом циркулятора, гетеродин, выход которого соединен с вторым входом квадратурного смесителя и с третьим входом квадратурного модулятора, генератор прямого цифрового синтеза, первый и второй выход которого соединены с третьим и четвертым входами умножителя комплексных чисел соответственно, первый регистр, выход которого подключен к третьему входу ОЗУ, второй регистр, выход которого подключен ко входу генератора прямого цифрового синтеза, а входы-выходы первого и второго регистров подключены к интерфейсному входу-выходу имитатора эхосигнала, процессор, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом системы управления и с первым входом-выходом имитатора эхо-сигналов, цифровой регистр, вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом процессора, а выходы с 1-го по N-й соединены с входами несогласованных СВЧ ключей соответственно с 1-го по N-й антенны с подвижным фазовым центром, вход-выход антенны с подвижным фазовым центром соединен со вторым входом-выходом имитатора эхосигналов, вход-выход системы управления соединен со вторым входом-выходом процессора, первый вход-выход процессора является интерфейсной связью имитатора радиолокационного сигнала сцены, по которому вводятся данные о параметрах движения имитируемых целей по дальности и углу, текущие данные о угловом положении антенны РЛС.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами имитатора радиолокационного сигнала сцены

На фиг.1 изображена структура имитатора радиолокационного сигнала сцены.

На фиг.2 изображена структура антенны с подвижным фазовым центром (АПФЦ).

На фиг.3 изображена структура имитатора эхосигнала (ИС).

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - антенна проверяемой РЛС (АРЛС);

2 - неподвижное зеркало;

3 - подвижное зеркало;

4 - датчик угла (ДУ);

5 - привод подвижного зеркала (ППЗ);

6 - система управления(СУ);

7 - антенна с подвижным фазовым центром (АПФЦ);

8 - имитатор эхо-сигнала (ИЭС);

9 - регистр (РЕГ);

10 - процессор (ПРЦ);

11 - безэховая камера (БЭК).

На фиг.2 приняты следующие обозначения:

1) к-й отрезок фидерной линии (ФЛк);

2) к-й несогласованный делитель (НДк);

3) к-й излучатель (Ик);

4) к-й несогласованный ключ (НКк);

5) реактивная нагрузка (РН).

На фиг.3 приняты следующие обозначения:

1) циркулятор (Ц);

2) квадратурный смеситель (КС);

3) полосовой фильтр (ПФ);

4) аналоговый преобразователь (АЦП);

5) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

6) комплексный умножитель (КУм);

7) цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

8) квадратурный модулятор (КМ);

9) генератор (Г);

10) генератор прямого цифрового синтеза;

11) регистр (РГ).

На фиг.1 в безэховой камере 11 в одном торце размещается антенна проверяемой РЛС 1, а в противоположном - антенна с подвижным фазовым центром АПФЦ 7, соединенная со вторым СВЧ входом-выходом имитатора эхо-сигнала ИС 8, между антенной РЛС 1 и антенной с подвижным фазовым центром АПФЦ 7, в ближней зоне антенны РЛС 1 расположены неподвижное 2 и подвижное 3 плоские зеркала, неподвижное зеркало 2 переотражает плоскую волну сигнала, излучаемого антенной РЛС 1, в сторону подвижного зеркала 3, угол наклона которого регулируется приводом подвижного зеркала 5, датчик угла 4 механически соединен с подвижным зеркалом 3, выход датчика угла 4 соединен со входом системы управления 6, вход привода подвижного зеркала 5 соединен с выходом системы управления 6, вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом процессора 10, цифровой регистр 9, вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом процессора 10, а выходы с 1-го по N-й соединены с входами, соответственно с 1-го по N-й, антенны с подвижным фазовым центром АПФЦ 7, второй вход-выход процессора 10 соединен также с первым входом-выходом имитатора эхо-сигналов, первый вход-выход процессора 10 является интерфейсной связью имитатора радиолокационного сигнала сцены, по которому вводятся данные о параметрах движения имитируемых целей по дальности и углу, текущие данные о угловом положении антенны РЛС 1.

На фиг.2 антенна с подвижным фазовым центром 7 состоит из N излучателей Иk 7-k-3, где k от 1 до N, расположенных линейно, на равном расстоянии меньше К в среде распространения электромагнитной волны, последовательно соединенных 1-го несогласованного делителя НД1 7-1 и 1-го отрезка фидерной линии ФЛ1 7-2 длиной, кратной длине волны в фидерной линии, 2-го несогласованного делителя НД2 7-3 и 2-го отрезка фидерной линии ФЛ2 7-4 длиной, кратной длине волны в фидерной линии, и далее, повторяясь до N-го несогласованного делителя НДN 7-(2N-1), третий вход-выход последнего N-го несогласованного делителя НДN 7-(2N-1) подключен к реактивной нагрузке РН 12, сдвигающей фазу сигнала кратно 2π, вторые входы-выходы каждого из N несогласованных делителей НДk с 7-1-го по 7-(2N-1)-й подключены к последовательно соединенным отрезку фидерной линии длиной, кратной половине длины волны в фидерной линии ФЛN+k-1 7-k-l, несогласованному СВЧ ключу HKk 7-k-2 и излучателю Иk 7-k-3, вход-выход первого делителя НД1 7-1 является входом-выходом антенны с подвижным фазовым центром 7.

На фиг.3 имитатор эхосигнала ИС 8 содержит последовательно соединенные циркулятор Ц 8-1, квадратурный смеситель КС 8-2, первый полосовой фильтр ПФ1 8-3, первый аналого-цифровой преобразователь АЦП1 8-5, оперативное запоминающее устройство ОЗУ 8-7, умножитель комплексных чисел КУм 8-8, первый цифроаналоговый преобразователь ЦАП1 8-10, третий полосовой фильтр ПФЗ 8-12, квадратурный модулятор КМ 8-13, второй выход квадратурного смесителя КС 8-2, через последовательно соединенные второй полосовой фильтр ПФ2 8-4 и второй АЦП2 8-6 подключен ко второму входу ОЗУ 8-7, второй выход ОЗУ 8-7 соединен со вторым входом умножителя комплексных чисел КУм 8-8, второй выход умножителя комплексных чисел КУм 8-8 через последовательно соединенные второй ЦАП2 8-9 и четвертый полосовой фильтр ПФ4 8-11 подключен ко второму входу квадратурного модулятора КМ 8-13, выход которого соединен со вторым входом циркулятора Ц 8-1, гетеродин Г 8-14, выход которого соединен с вторым входом квадратурного смесителя КС 8-2 и с третьим входом квадратурного модулятора КМ 8-13, генератор прямого цифрового синтеза ГПЦС 8-15, первый и второй выход которого соединены с третьим и четвертым входами умножителя комплексных чисел КУм 8-8 соответственно, первый регистр РГ1 8-16, выход которого подключен к третьему входу ОЗУ 8-7, второй регистр РГ2 8-17, выход которого подключен ко входу генератора прямого цифрового синтеза ГПЦС 8-15, а входы выходы первого РГ1 8-16 и второго РГ2 8-17 регистров подключены к первому интерфейсному входу выходу имитатора эхосигнала ИС 8.

Системы управления механическими приводами широко используются в технике и реализуются обычно на контроллерах.

Несогласованные ключи, делители, фидерные линии антенны с подвижным фазовым центром могут быть реализованы в виде известных микрополосковых, и (или) волноводных, кабельных элементов.

В качестве квадратурного смесителя 8-2 и квадратурного модулятора 8-13 могут быть использованы соответственно микросхемы НМС 522 и НМС 709LC5 фирмы Hittite Microwave Corp.

Регистр 9, первый регистр 8-16 и второй регистр 8-17, умножитель комплексных чисел 8-8 и генератор прямого цифрового синтеза 8-15 с интерфейсом связи с процессором 10 могут быть реализованы на программируемой логической интегральной схеме Virtex6 XCVLX130T.

В качестве процессора может быть использован любой одноплатный компьютер, объединенный на многослотовой базе одного из интерфейсов, например PCI-E IX, со специализированными платами сопряжения с регистрами и системой управления.

Имитатор радиолокационного сигнала сцены, изображенный на фиг.1, работает следующим образом. Проверяемая РЛС через антенну 1 излучает сигналы в рабочем секторе углов β0±Δϑ/2, где Δϑ - ширина диаграммы направленности антенны РЛС, при этом плоская волна антенны 1, излученная под углом β (фиг.1), отражается от плоского зеркала 2 в сторону подвижного зеркала 3, установленного под углом β, в направлении α=φ-β. При углах α=αi±Δϑ/2, где αi - угол направления на фазовый центр АПФЦ относительно общей оси координат, положение которого задается кодом регистра 9 и которое определяет угловое положение i-й цели, сигнал РЛС через АПФЦ поступает на имитатор эхо-сигнала 8, где задерживается и сдвигается по доплеровской частоте в соответствии с дальностью и скоростью, введенных, в виде кодов, в имитатор эхо-сигнала 8 с входа-выхода процессора 10. Код регистра 9, определяющий угловое положение фазового центра АПФЦ и i-й цели также задается процессором 10. Эхо-сигнал, сформированный имитатором эхо-сигнала 8, через АПФЦ 7 излучается обратно, переотражается подвижным 3 и неподвижными 2 зеркалами в сторону антенны АРЛС 1 в качестве имитируемого сигнала i-й цели. Перестройкой угла наклона подвижного зеркала 3 на углы φn обеспечивается имитация множества сигналов сцены под углами βin=2φni. Управление углом наклона φn подвижного зеркала и положением фазового центра АПФЦ αi производится процессором 10 с учетом текущего направления антенны РЛС 1 приходящего с датчика угла антенны РЛС β через соответствующий привод подвижного зеркала 5 и регистр 9.

В процессе боевой работы процессор 10 вычисляет текущее положение каждой i-той цели на основании введенных в него, через первый вход-выход, исходных координат и параметров движения по дальности и углу, формирует сигнал, управляющий приводом 5, и коды регистра 9 δi, с учетом текущего значения угла β (направления антенны РЛС), приходящего с датчика углового положения антенны РЛС 1 на третьий вход-выход процессора 10 (датчик углового положения антенны и его связь с третьим входом-выходом процессора 10 не показана), угла наклона φ подвижного зеркала 5, приходящего с датчика угла 4, и угловых положений αi целей. При этом устраняются рассогласования положения целей на углах приема сигнала РЛС βi, относительно расчетных, в секторе углов β±Δϑ/2. Процессор 10 синхронно, с передачей кода регистра 9 δi, (углового положения i-й цели), за время, меньшее постоянной времени РЛС, периодически передает в имитатор эхо-сигнала коды дальности до i-x целей и их частоты Доплера. Таким образом, сигнал, поступающий на вход РЛС, имитирует сигналы от группы i-x целей в текущем секторе углов диаграммы направленности антенны РЛС, содержащей информацию о угловом положении, скорости и дальность каждой цели.

Антенна с подвижным фазовым центром, изображенная на фиг.2, работает следующим образом. Сигнал с имитатора эхо-сигнала 8 поступает на последовательно включенные пары несогласованных делителей 7-(2k-1) и фидерных линий 7-2k длиной, кратной длине волны в фидерной линии. Первый вход-выход первого несогласованного делителя является входом-выходом АПФЦ. Со вторых входов-выходов каждых несогласованных делителей 7-(2k-1) часть сигнала поступает последовательно на фидерные линии 7-k-l длиной, кратной половине длины волны в фидерной линии, несогласованные ключи 7-k-2 и излучатели 7-k-3. В случае, если несогласованный ключ 7-k-2 открыт логическим сигналом, поступающим с выхода разряда регистра 9, то сигнал поступает в излучатель 7-k-3 и излучается. Процессор 10 одновременно открывает m смежных несогласованных ключей. Так как сигналы на излучатели поступают с одинаковой фазой, то m смежных излучателей образуют антенну с требуемой апертурой, которая выбирается из условия обеспечения необходимого для устойчивой работы имитатора коэффициента усиления антенны mΔ, где Δ - расстояние между излучателями. В тех ответвлениях, со вторых входов несогласованных делителей 7-(2k-1), где несогласованный ключ 7-k-2 закрыт логическим сигналом, поступающим с выхода разряда регистра 9 сигнал, пришедший на первый вход несогласованного делителя 7-(2k-1), полностью поступает на его третий вход-выход, так как длина фидерной линии 7-k-l кратна половине длины волны в фидерной линии. Последний от входа-выхода АПФЦ несогласованный делитель 7-(2N-1) третьим входом-выходом подключен к реактивной нагрузке, сдвигающей фазу сигнала кратно 2π, и поэтому сигнал полностью отражается и синфазно поступает на излучатели с открытыми ключами.

Имитатор эхо-сигнала 8, изображенный на фиг.3, работает следующим образом. Принятый антенной с подвижным фазовым центром 7 сигнал с антенны РЛС 1 U(t) через циркулятор 8-1 поступает на квадратурный смеситель 8-2, на второй вход которого приходит сигнал гетеродина 8-14. Первый квадратурный выходной сигнал UC квадратурного смесителя 8-2 через последовательно соединенные первый полосовой фильтр 8-3 и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8-5 поступает на первый вход оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 8-7. Второй квадратурный сигнал US с выхода квадратурного смесителя 8-2 через аналогичные второй полосовой фильтр 8-4 и второй АЦП 8-6 поступает на второй вход ОЗУ 8-7. Считывание записанного сигнала из первого ОЗУ 8-7 производится по адресу, формируемому первым регистром 8-16, и начинается с задержкой, равной задержке отраженного сигнала от i-й цели τi, определяемой исходным кодом δi1, введенным в первый регистр 8-16 процессором 10.

Квадратурные составляющие UC и US поступают соответственно на первый и второй вход умножителя комплексных чисел 8-8, на третий и четвертый входы которого поступают составляющие квадратурного сигнала генератора прямого цифрового синтеза 8-15 с частотой Доплера отраженного сигнала от i-й цели fдi, которая задается кодом второго регистра 8-17 δi2, введенным процессором 10. Квадратурный сигнал с выхода умножителя комплексных чисел 8-8 преобразуются в аналоговую форму с помощью цифроаналоговых преобразователей 8-9 и 8-10 и далее сглаживается аналогичными полосовыми фильтрами 8-11 и 8-12. Сигнал с выхода полосовых фильтров 8-11 и 8-12 на промежуточной частоте поступает на первый и второй входы квадратурного модулятора 8-13, где с помощью гетеродинного сигнала, поступающего на его третий вход, переносится на несущую частоту. Выходной сигнал квадратурного модулятора 8-13 через циркулятор 8-1 поступает в АПФЦ и излучается.

Техническим преимуществом предлагаемого имитатора радиолокационного сигнала сцены перед прототипом является возможность имитации множества подвижных по дальности и углу целей, без необходимости использования сложных механических приводов для перемещения антенн имитаторов, использования одного имитатора вместо нескольких, реализацией высокой скорости углового перемещения целей, а также с одновременной реализацией требуемого дискрета углового перемещения цели (взаимного размещения двух целей) и необходимого для устойчивой и достоверной работы ретрансляционного имитатора коэффициента передачи тракта антенна РЛС - вход имитатора.

Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, имитатор радиолокационной цели может быть изготовлен по существующей, известной в радиопромышленности технологии на базе известных комплектующих изделий и использован при проверках РЛС при стендовых испытаниях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент США 5892479 G01S 7/40 от 06.04.99 "Electromagnetic target generator"

2. Патент США 4521780 G01S 7/40 от 04.06.85 "Target simulation system"

3. Патент США 4660041 G01S 7/40 от 21.4.87 "Radar scene simulator"

4. Боков А.С., Важенин В.Г., Воробьев Л.П., Дядьков Н.А., Нестеров Ю.Г., Сиротин А.И., Мухин В.В. Определение параметров имитатора отраженного сигнала РЛС на основе устройства с радиочастотной памятью. Сборник трудов первой Всероссийской научно-технической конференции. г. Каменск-Уральский, 2004 г.

5. Патент России 2403587 G01S 7/40 от 26.12.2008. "Имитатор радиолокационного сигнала сцены".

1. Устройство имитатора радиолокационного сигнала сцены содержит безэховую камеру, антенну проверяемой радиолокационной станции (РЛС), имитатор эхо-сигнала, неподвижное и подвижное плоские зеркала, установленные в ближней зоне антенны РЛС, привод подвижного зеркала, при этом неподвижное зеркало переотражает плоскую волну сигнала, излучаемого антенной РЛС, в сторону подвижного зеркала, направление волны, переотраженной подвижным зеркалом, через привод подвижного зеркала регулируется углом наклона подвижного зеркала, систему управления, датчик угла, который механически соединен с подвижным зеркалом, выход датчика угла соединен со входом системы управления, вход привода подвижного зеркала соединен с выходом системы управления, отличающееся тем, что вводится антенна с подвижным фазовым центром, состоящая из N излучателей, расположенных линейно, на равном расстоянии меньше λ в среде распространения электромагнитной волны, последовательно соединенных 1-го несогласованного делителя и 1-го отрезка фидерной линии длиной, кратной длине волны в фидерной линии, 2-го несогласованного делителя и 2-го отрезка фидерной линии длиной, кратной длине волны в фидерной линии, и далее, повторяясь до N-го несогласованного делителя, реактивная нагрузка, сдвигающая при отражении фазу сигнала кратно 2π, к входу которой подключен третий вход-выход последнего N-го несогласованного делителя, вторые входы-выходы каждого из N несогласованных делителей подключены к последовательно соединенным отрезку фидерной линии длиной, кратной половине длины волны в фидерной линии, несогласованному СВЧ ключу и излучателю, вход-выход первого делителя является входом-выходом антенны с подвижным фазовым центром, а имитатор сигнала содержит последовательно соединенные циркулятор, квадратурный смеситель, первый полосовой фильтр, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), умножитель комплексных чисел, первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), третий полосовой фильтр, квадратурный модулятор, второй выход квадратурного смесителя через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй АЦП подключен ко второму входу ОЗУ, второй выход ОЗУ соединен со вторым входом умножителя комплексных чисел, второй выход умножителя комплексных чисел через последовательно соединенные второй ЦАП и четвертый полосовой фильтр подключен ко второму входу квадратурного модулятора, выход которого соединен со вторым входом циркулятора, гетеродин выход которого соединен с вторым входом квадратурного смесителя и с третьим входом квадратурного модулятора, генератор прямого цифрового синтеза, первый и второй выход которого соединены с третьим и четвертым входами умножителя комплексных чисел соответственно, первый регистр, выход которого подключен к третьему входу ОЗУ, второй регистр, выход которого подключен ко входу генератора прямого цифрового синтеза, а входы-выходы первого и второго регистров подключены к интерфейсному входу-выходу имитатора эхосигнала, процессор, второй вход-выход которого соединен с вход-выходом системы управления и с первым входом-выходом имитатора эхо-сигналов, цифровой регистр, вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом процессора, а выходы с 1-го по N-й соединены с входами несогласованных СВЧ ключей соответственно с 1-го по N-й антенны с подвижным фазовым центром, вход-выход антенны с подвижным фазовым центром соединен со вторым входом-выходом имитатора эхосигналов, вход-выход системы управления соединен со вторым входом-выходом процессора, первый вход-выход процессора является интерфейсной связью имитатора радиолокационного сигнала сцены, по которому вводятся данные о параметрах движения имитируемых целей по дальности и углу, текущие данные об угловом положении антенны РЛС.

2. Устройство имитатора радиолокационного сигнала сцены по п.1, отличающееся тем, что излучатели расположены на угловом расстоянии, относительно РЛС, равном ширине диаграммы направленности антенны РЛС, а каждый излучатель соединен с соответствующим несогласованным СВЧ ключом фидерной линией произвольной длины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к юстировочным щитам. Юстировочный щит моделирует прямые и зеркально отраженные от земли радиосигналы, идущие от ракеты и цели на конечном участке наведения.

Изобретение относится к системам, использующим отражение радиоволн, а именно к системам радиолокации для распознавания технического состояния объекта. Достигаемый технический результат - расширение информативности за счет распознавания технического состояния объекта.

Изобретение относится к бортовому радиолокационному оборудованию космических аппаратов (КА), предназначенному для калибровки радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР).

Изобретение относится к системе имитации электромагнитной обстановки. Технический результат состоит в упрощенной и автоматизированной калибровке для каждого канала, которая не зависит от калибровки фактической сети зондов.

Изобретение может быть использовано для калибровки радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Достигаемый технический результат - повышение точности калибровки РЛС.

Изобретение относится к радиолокации и касается имитационно-испытательных комплексов, предназначенных для оценки характеристик радиолокационных объектов. Имитационно-испытательный комплекс для радиолокационной станции (РЛС) содержит цель для создания натурной обстановки в зоне обзора по заданной программе облета.

Изобретение может быть использовано в автоматизированных системах управления воздушным движением. Достигаемый технический результат - повышение точности юстировки.

Изобретение относится к области радиолокации. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности юстировки радиолокационных станций (РЛС).

Изобретение относится к средствам метрологического обеспечения приемоиндикаторов КНС ГЛОНАСС. Технический результат состоит в повышении точности калибровки запаздывания огибающей литерных частот.

Изобретение относится к технологиям создания радиопрозрачных обтекателей (РПО), защищающих самолетную и ракетную бортовую аппаратуру в полете. Достигаемый технический результат - прогнозирование процессов искажения электродинамических характеристик исследуемого образца РПО под воздействием высокотемпературного нагревания.

Изобретение относится к области активной радиолокации и может быть использовано при проведении проверки, самодиагностики бортовых радиолокационных систем опознавания объектов. Достигаемый технический результат - обеспечение проверки функционирования запросчика с помощью собственного ответчика, а ответчика с помощью собственного запросчика, без использования дополнительного оборудования или с минимальным его количеством. Результат достигается тем, что способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика включает формирование и излучение запросчиком запросного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом с некоторой задержкой, имитирующей распространение запросного сигнала в пространстве, запросного сигнала в направлении ответчика, прием ответчиком переизлученного задержанного запросного сигнала, его обработку, формирование и излучение ответчиком ответного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом задержанного ответного сигнала в направлении запросчика, прием задержанного ответного сигнала запросчиком, обработку принятого задержанного ответного сигнала запросчиком. Причем при приеме и переизлучении запросных и ответных сигналов в качестве внешнего объекта используют элементы земной поверхности или пассивную антенну, расположенные на небольшом удалении от запросчика-ответчика. При этом имитацию распространения сигналов в пространстве обеспечивают посредством искусственно введенной задержки запуска излучения запросчика и ответчика, формируемой в едином вычислительном устройстве запросчика-ответчика.1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в многофункциональных радиолокационных системах с электронным управлением диаграммой направленности. Достигаемый технический результат - повышение точности работы радиолокатора. Указанный результат достигается за счет того, что радиолокатор содержит n излучателей, соединенных с n приемо-передающими модулями, соединенными между собой. Каждый из модулей подключен к устройству распределения мощности. Все модули подключены к блоку управления и первичной обработки сигнала. Вход блока устройства распределения мощности соединен с передатчиком и приемником, присоединенными к блоку управления и первичной обработки сигнала, содержащему опорный генератор. Радиолокатор содержит также вынесенную антенну и три двухпозиционных сверхвысокочастотных (СВЧ) переключателя, первый из которых соединен с вынесенной антенной и обеспечивает ее подключение ко второму или третьему двухпозиционному СВЧ-переключателю, второй двухпозиционный СВЧ-переключатель соединен с выходом передатчика и обеспечивает его подключение к первому переключателю, а третий двухпозиционный СВЧ-переключатель соединен с приемником и обеспечивает его подключение к первому переключателю, причем первый, второй и третий двухпозиционные СВЧ - переключатели подключены к блоку управления и первичной обработки сигнала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов, и может быть использовано на открытых радиоизмерительных полигонах. Достигаемый технический результат - повышение точности измерений диаграммы ЭПР объектов. Указанный результат достигается за счет того, что радиолокационный измерительный комплекс содержит последовательно соединенные приемник, вычислитель, импульсный передатчик, антенный переключатель и антенну, при этом второй выход антенного переключателя соединен с входом приемника, а также содержит опорно-поворотное устройство с измеряемым объектом, размещенным в измерительном объеме, и пульт управления, который первым, вторым и третьим выходами соединен со вторым входом передатчика, входом поворотного устройства и вторым входом вычислителя соответственно, кроме того, вычислитель третьим входом соединен с выходом поворотного устройства, а также содержит радиопоглощающее устройство, устанавливаемое на измерительной трассе на определенном расстоянии от антенны. 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для обеспечения динамических измерений эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) космических и баллистических объектов в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн. Достигаемый технический результат - повышение эффективности калибровки радиолокационных станций и расширение функциональных возможностей. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит пусковую установку в виде цилиндрического контейнера, внутри которого размещается эталонный отражатель. В качестве эталона эффективной поверхности рассеяния используется уголковый отражатель с гранями из двух плоских радиоотражающих полудисков, развернутых определенным образом. Устройство также содержит цилиндрическое основание, на котором V-образно закреплен уголковый отражатель. Ребро уголкового отражателя расположено по линии, совпадающей с диаметром основания, а биссектриса угла между гранями в плоскости, перпендикулярной середине ребра уголкового отражателя, совпадает с продольной осью цилиндрического основания. Продольная ось цилиндрического основания соосна продольной оси цилиндрического контейнера. В состав устройства также входят механизм выброса и закрутки уголкового отражателя, контроллер управления, блок сопряжения контроллера управления с механизмом выброса и закрутки. Вход контроллера управления подключен к системе управления космического аппарата или ракеты-носителя, а выход контроллера управления подключен к блоку сопряжения, выход блока сопряжения подключен к механизму выброса и закрутки. 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для измерения комплексных коэффициентов передачи каналов АФАР (активной фазированной антенной решетки) и калибровки АФАР в радиолокационных и связных системах. Способ встроенной калибровки активной фазированной антенной решетки включает: генерацию контрольного сигнала СВЧ, распределение контрольного сигнала по входам каждого передающего и приемного каналов АФАР, суммирование контрольного сигнала, прошедшего через каналы АФАР, его детектирование, измерение уровня сигнала с детектора при переключении фазовращателя измеряемого канала в каждое из L=2р состояний, где р - число разрядов фазовращателя. Используется один общий делитель/сумматор контрольного сигнала, калибровка приемных и передающих каналов производится отдельно и независимо друг от друга, при этом в АФАР включены все передающие или все приемные каналы, фазовращатели которых, за исключением измеряемого и опорного каналов, переключаются в состояния 0° или 180° согласно закону единой для них М-последовательности, введены в тракт калибровочного сигнала управляемые коммутаторы, а также полосовой фильтр перед детектором. Техническим результатом является повышение точности измерений комплексных коэффициентов передачи каналов АФАР, качества калибровки и расширение области использования. 3 ил.

Изобретение относится к конструкции и оборудованию космических аппаратов (КА), предназначенных для юстировки и калибровки радиолокационных станций (РЛС). КА содержит корпус (1) в виде прямого кругового цилиндра. На корпусе шарнирно установлены откидные пластины в форме полудисков (3, 4), дополненные радиоотражающими поверхностями (2) V-образного углубления (паза). В походном положении пластины (3, 4) фиксируются к сегментам основания (5, 6). В корпусе (1) установлены приборный отсек, микропроцессор, микроконтроллер с блоком сопряжения с системой ориентации и стабилизации и узлами фиксации пластин, навигационная аппаратура систем «ГЛОНАСС» и/или GPS и др. В раскрытом положении образуется двугранный уголковый отражатель с углом между гранями в диапазоне от (90-Δ)° до (90+Δ)° (0 < Δ < 18 λ/а), где λ - длина волны калибруемой РЛС, а - размер грани. На поверхности основания установлены также трехгранные лазерные уголковые отражатели. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей КА при калибровке наземных и космических РЛС. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение предназначено для калибровки радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности калибровки РЛС. Предлагаемый способ включает запуск на орбиту вокруг Земли космического аппарата (КА) с эталонными отражательными характеристиками, облучение его сигналами РЛС, прием и измерение амплитуды отраженных сигналов. КА с эталонными отражательными характеристиками содержит корпус в виде прямой призмы, одна из граней которой имеет радиоотражающую поверхность. На боковом ребре прямой призмы дополнительно устанавливают плоскую прямоугольную пластину из радиоотражающего материала, шарнирно связанную с корпусом КА. Прямоугольную пластину разворачивают относительно грани прямой призмы, имеющей радиоотражающую поверхность, на угол α и образуют двугранный уголковый отражатель (УО). Угол α между гранями УО задают в определенном диапазоне градусов. В процессе полета с наземного комплекса управления на КА передают координаты РЛС, подлежащей калибровке по величине эффективной поверхности рассеяния. С помощью приемников навигационной системы типа ГЛОНАСС и/или GPS и бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК) определяют текущие координаты центра масс КА, углы текущей пространственной ориентации КА, положение центра масс КА относительно координат калибруемой РЛС, а также ориентацию осей связанной системы координат КА относительно линии визирования калибруемой РЛС. Одновременно с помощью БЦВК производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла УО относительно линии визирования калибруемой РЛС, а затем системой ориентации КА осуществляют совмещение положения биссектрисы угла УО с линией визирования калибруемой РЛС. Далее при помощи системы ориентации КА удерживают совмещение биссектрисы угла УО с линией визирования калибруемой РЛС до выхода КА из зоны прямой радиовидимости калибруемой РЛС. В результате максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния УО совпадает с линией визирования калибруемой радиолокационной станции. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Техническим результатом является уменьшение временных затрат на калибровку мобильного пеленгатора - корреляционного интерферометра при сохранении высокой точности калибровки. Указанный технический результат достигается за счет введения операций по применению навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы в дифференциальном и кинематическом режиме и использованию соответствующего алгоритмического обеспечения для автоматизации процесса калибровки мобильного пеленгатора. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоинтерферометрах и радиопеленгаторах-дальномерах сверхвысокочастотного (СВЧ). Достигаемый технический результат - повышение точности формирования базы калибровочных данных и сокращение в два раза необходимого количества кабельных линий связи (КЛС), Указанный результат достигается за счет того, что в способе калибровки приемных радиоканалов радиоинтерферометра и в устройстве для его реализации осуществляется контроль и корректировка амплитудной и фазовой идентичности приемных радиоканалов радиоинтерферометра в широкой полосе частот и при различных расстояниях между приемными антеннами. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано для имитации сигналов различных радиолокационных систем, предназначенных для управления движением летательных аппаратов. Достигаемый технический результат - повышение достоверности имитации радиолокационных сигналов в радиолокационных системах навигации за счет имитации совокупности факторов, определяющих параметры радиолокационного сигнала, отражающей поверхности и летательных аппаратов. Технический результат достигается тем, что при реализации способа имитации радиолокационных сигналов радиолокационных систем навигации летательных аппаратов используют семейство функций амплитудных распределений с применением вариации совокупности значений параметров амплитудных распределений в рамках одной используемой функции, что обеспечивает такую установку интегральных параметров сигналов, имитирующих отраженные радиолокационные сигналы, которая позволяет имитировать угол наклона зондирующего сигнала и его изменения, диаграммы направленности систем излучения и приема при наличии боковых лепестков, частоту зондирующего сигнала и ее изменение, тип и параметры подстилающей поверхности и их изменения, параметры движения летательных аппаратов, включая вектор скорости, высоту движения, угловые положения и их изменения. При этом СВЧ-сигналы не используются, что влечет за собой упрощение и снижение стоимости способа имитации сигналов радиолокационных систем навигации. 4 ил.
Наверх