Излучающий тракт гидролокатора бокового обзора с сверхширокополосным зондирующим сигналом

Полезная модель относится к гидроакустической технике, в частности к гидролокаторам бокового обзора (ГБО), используемых для обзора поверхности дна и водных акваторий. Излучающий тракт ГБО, содержащий блок установки параметров сверхширокополосного зондирующего сигнала, выход которого соединен с входом формирователя сверхширокополосного зондирующего сигнала, выход которого в свою очередь соединен через последовательно соединенные широкополосный усилитель мощности и согласующий элемент с входом акустической антенны, в которой установлены акустические преобразователи с разными резонансными частотами, выводы которых запараллелены и соединены с входом акустической антенны.

Полезная модель относится к гидроакустической технике, в частности к гидролокаторам бокового обзора (ГБО), используемых для обзора поверхности дна и водных акваторий.

Излучающий тракт современных ГБО состоит из формирователя зондирующего сигнала, усилителя мощности и акустической антенны. При этом в большинстве ГБО, за счет использования в акустических антеннах призматических пьезоэлементов, имеющих узкую полосу пропускания, в качестве зондирующих сигналов используют узкополосные зондирующие сигналы.

Такой излучающий тракт, например, использован в гидролокаторе бокового обзора (ГБО) фирмы Klein Associates - «Klein System 3000» (www.L-3 ), где в качестве зондирующего сигнала используется короткая тональная посылка. Однако в данном случае для увеличения дальности действия необходимо увеличивать длительность этой посылки, что ведет к ухудшению разрешения по дальности, что, в свою очередь, ведет к ухудшению вероятности обнаружения донных объектов.

Таким образом, использование узкополосного излучающего тракта является причиной, препятствующей достижению технического результата, и ограничивает эксплуатационные возможности локатора, заключающиеся в невозможности использования сверхширокополосных зондирующих сигналов, в частности сверхширокополосного сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).

Известен также ГБО «ГИДРА», излучающий тракт которого также построен по идентичной схеме. Однако, в отличие от выше указанного, ГБО фирмы Klein Associates, в данном гидролокаторе в качестве зондирующего сигнала используется ЛЧМ сигнал (, _Gidra4.pdf), что позволило увеличить дальность действия гидролокатора примерно в два раза при сохранении разрешающей способности по дальности (Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: - М. Советское радио, 1971, с.601-604). Однако и в данном случае узкая полоса пропускания излучающего тракта также не позволяет получить все преимущества использования сложных сверхширокополосных сигналов, в том числе и сверхширокополосного ЛЧМ сигнала.

Для увеличения полосы пропускания излучающего тракта в нем необходимо использовать широкополосный усилитель мощности и широкополосную акустическую антенну.

Увеличение полосы пропускания гидроакустических антенн за счет использования их дополнительного механического демпфирования не позволяет существенно улучшить основные параметры гидролокатора, поскольку при этом ухудшается эффективность антенны в режиме излучения (Свердлин Г.М. Гидроакустические преобразователи и антенны. Л.: Судостроение, 1980, с.18-28).

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей гидролокатора бокового обзора.

Технический результат заключается в том, что путем введения в имеющиеся излучающие тракты ГБО дополнительных блоков и связей, а также изменения конструкции антенны расширяется его полоса пропускания и становится возможным использовать в качестве зондирующего сигнала сверхширокополосные сигналы.

Технический результат достигается тем, что в излучающий тракт ГБО, содержащий акустическую антенну, в состав которой дополнительно введены акустические преобразователи с другими резонансными частотами, причем количество акустических преобразователей с разными резонансными частотами в антенне определяется из соотношения требуемой полосы пропускания антенны и полосой пропускания каждого отдельного дополнительного акустического преобразователя. При этом достижение идентичности параметров диаграмм направленности на разных частотах достигаются выбором размеров преобразователя каждой частоты и их взаимным расположением в акустической антенне; преобразователи каждой резонансной частоты запараллелены между собой и соединены через согласующий элемент с выходом широкополосного усилителя мощности.

Полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 показана функциональная схема заявляемого излучающего тракта гидролокатора бокового обзора с сверхширокополосным зондирующим сигналом.

Излучающий тракт ГБО со сверхширокополосным зондирующим сигналом содержит блок установки параметров сверхширокополосного (СШП) зондирующего сигнала 1, выход которого соединен со входом формирователя СШП зондирующего сигнала 2, выход которого в свою очередь соединен через последовательно соединенные широкополосный усилитель мощности 3 и согласующий элемент 4 со входом акустической антенны 5, в которой установлены акустические преобразователи с разными резонансными частотами 6, 7, и 8, выводы которых запараллелены и соединены с входом антенны 5.

В блоке установки параметров сверхширокополосного зондирующего сигнала производится установка параметров зондирующего сигнала (тип сигнала, его длительность, величина нижней частоты и полоса сигнала, а также его периодичность излучения). В соответствии с выбранными параметрами сигнала производится его формирование в формирователе сверхширокополосного зондирующего сигнала 2, который далее усиливается в широкополосном усилителе мощности 3, с выхода которого зондирующий сигнал через элемент согласования 4 поступает на вход акустической антенны 5, которая излучает зондирующий сигнал в воду. При этом в процессе излучения сверхширокополосного зондирующего сигнала каждый из акустических преобразователей с разными резонансными частотами 6, 7, и 8 эффективно излучает свою часть спектра. Последующее суммирование в озвучиваемом пространстве спектральных компонент, излученных каждым акустическим преобразователем в своей полосе частот, позволяет выполнять обзор окружающего пространства с использованием сверхширокополосным зондирующим сигналом.

Для экспериментальной проверки работоспособности предложенного излучающего тракта ГБО был изготовлен макет такого тракта в составе гидролокатора, в котором в качестве зондирующего сигнала использовался сверхширокополосный ЛЧМ сигнал.

Натурные испытания предлагаемого излучающего тракта показали его работоспособность, а также существенные преимущества по сравнению с имеющимися (А.И. Демидов и др. Активный гидролокатор со сверхширокополосными зондирующими сигналами. - Цифровая Обработка Сигналов 2, 2012 г., стр.54-56).

В макете ГБО в качестве широкополосного усилителя мощности использовался широкополосный линейный усилитель класса АВ, а в качестве элемента согласования - широкополосный трансформатор. Формирование сверхширокополосного ЛЧМ зондирующего сигнала производилось цифровым синтезатором, реализованным на ПЛИСе.

Таким образом, поставленная задача успешно решается.

Излучающий тракт ГБО, содержащий блок установки параметров сверхширокополосного зондирующего сигнала, выход которого соединен с входом формирователя сверхширокополосного зондирующего сигнала, выход которого, в свою очередь, соединен через последовательно соединенные широкополосный усилитель мощности и согласующий элемент с входом акустической антенны, в которой установлены акустические преобразователи с разными резонансными частотами, выводы которых запараллелены и соединены со входом акустической антенны.