Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели

Полезная модель относится к области испытаний радиолокационных систем, в частности к имитаторам движущейся цели и может быть применена при испытаниях зенитных ракетных комплексов на этапе их отработки и проверки, а также в качестве оборудования юстировочной настройки радиолокационных станций (РЛС). Полезная модель позволяет создать устройство, надежно работающее в любых погодных условиях и в любое время суток с широким диапазоном имитируемых скоростей движущихся целей, с изменениями направления движения и устанавливаемыми различными значениями эффективной площади рассеяния (ЭПР) целей. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели содержит корпус 1, в передней части которого установлена антенна 2. Спереди антенна 2 защищена тонкостенной радиопрозрачной оболочкой 3. Волноводная часть антенны 2 располагается внутри корпуса 1 и оканчивается узлом 4 развязки, оба волноводных фланца которого подключены к сверхвысокочастотному узлу 5. Сверхвысокочастотный узел 5 содержит последовательно соединенные через волноводы 6 аттенюатор 7, вентиль 8 и n-количество управляемых фазовращателей 9. Управляющий вход каждого из управляемых фазовращателей 9 подключен к соответствующему выходу модулятора 10, который управляется с его входа через шину управления. В дополнительных пунктах формулы приведены конкретные варианты отличительного исполнения. 1 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к области испытаний радиолокационных систем, в частности к имитаторам движущейся цели и может быть применена при испытаниях зенитных ракетных комплексов на этапе их отработки и проверки, а также в качестве оборудования юстировочной настройки радиолокационных станций (РЛС).

Достижения современной техники позволяют создавать специальные устройства, обеспечивающие без применения дорогостоящих неуправляемых и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА) в стационарных условиях имитировать радиолокационный сигнал РЛС, принимаемый от движущейся цели с различными скоростями и направлением.

Имитаторами движущейся цели оснащаются полигоны для испытаний радиотехнических комплексов и котировочные машины, обеспечивающие проведение котировочных работ при технических обслуживаниях РЛС.

До настоящего времени решение таких задач считалось оптимальным с использованием устройств, подобно изложенному в описании изобретения к патенту «Имитатор движущейся цели» (RU №2239773 С1 от 17.02.2003 г., 7F41J 5/08), выполненному в виде вращающегося на оси барабана, подключенного к электродвигателю, с установленными внутри барабана по кругу металлическими уголками с взаимно перпендикулярными сторонами, образующими совместно с нижним и верхним дисками барабана уголковые отражатели, при этом каждый уголковый отражатель установлен с обеспечением незатемнения области отражения излучения предыдущего уголкового отражателя, а корпус барабана выполнен в виде тонкостенной радиопрозрачной оболочки, и аналогичных устройств, имеющих несущественную модернизацию.

Однако данный имитатор движущейся цели при всех своих достоинствах не может использоваться для отработки и при испытаниях новейших радиоуправляемых зенитных ракетных комплексов и юстировочной настройки их радиолокационных станций, поскольку он имеет ряд существенных недостатков.

В частности, отражая часть СВЧ-энергии в направлении РЛС, вращающиеся уголковые отражатели модулируют отраженный сигнал по амплитуде из-за изменяющейся эквивалентной площади рассеяния (ЭПР) и вызывают биение частоты из-за изменения радиальной скорости.

Как следствие, спектр отраженного от имитатора сигнала (сигнал Доплера) существенно отличается от реального сигнала, отраженного от движущейся цели, и содержит большое количество комбинационных составляющих, а на экране РЛС визуально наблюдается мерцающее изображение цели. Все это является помехой для настройки и проверки РЛС.

Кроме того, имитатор имеет ограниченные возможности и не может обеспечивать имитацию больших скоростей движения цели (со скоростью звука и более).

Перед авторами стояла задача создания сравнительно простого имитатора движущейся цели, надежно работающего в любых погодных условиях, в том числе в присутствии песка, пыли, в любое время суток при больших радио- и акустических помехах, с более широким диапазоном имитируемых скоростей, с фиксированно устанавливаемыми различными значениями ЭПР и спектральной характеристикой доплеровского сигнала, максимально приближенной к реальной.

Поставленная задача решается путем выполнения устройства переизлучения сигналов, имитирующего доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели, в виде корпуса, в передней части которого установлена антенна, спереди защищенная радиопрозрачной оболочкой, волноводная часть антенны расположена внутри корпуса и

снабжена на конце узлом развязки, выходы которого подключены к СВЧ-узлу, представляющему последовательно соединенные через волноводы аттенюатор, вентиль и n-количество управляемых фазовращателей, при этом управляющий вход каждого из управляемых фазовращателей электрически подключен к соответствующему выходу модулятора, управляемого с его входа через шину управления.

Узел развязки выполнен в виде поляризационного тройника.

Узел развязки выполнен в виде циркулятора.

Между вентилем и управляемым фазовращателем установлен волноводный ответвитель с подключенной к нему детекторной головкой.

Корпус сверху и обеих сторон защищен металлическим солнцезащитным экраном.

Основание выполнено в виде «ласточкиного хвоста», а симметрично его продольной оси выполнено калиброванное отверстие.

Узел развязки выполняется в виде циркулятора при работе РЛС с линейной поляризацией, а для контроля переизлучаемого сигнала между вентилем и управляемым фазовращателем устанавливается волноводный ответвитель с подключенной к нему головкой детекторной.

Заявляемое устройство обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для устройств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 приведена схема устройства;

на фиг.2 - расположение элементов конструкции устройства;

на фиг.3 - расположение элементов сверхвысокочастотного узла;

на фиг.4 - внешний вид модулятора;

на фиг.5 - внешний вид устройства.

Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели, содержит корпус 1, в

передней части которого установлена антенна 2. Спереди антенна 2 защищена тонкостенной радиопрозрачной оболочкой 3. Волноводная часть антенны 2 располагается внутри корпуса 1 и оканчивается узлом 4 развязки, оба волноводных фланца которого подключены к сверхвысокочастотному узлу 5. Сверхвысокочастотный узел 5 содержит последовательно соединенные через волноводы 6 аттенюатор 7, вентиль 8 и n-количество управляемых фазовращателей 9. Управляющий вход каждого из управляемых фазовращателей 9 электрической цепью подключен к соответствующему выходу модулятора 10, который управляется с его входа через шину управления.

Корпус 1 сверху и с обеих сторон защищен металлическим солнцезащитным экраном 11, обеспечивая работу устройства в условиях воздействия солнечного излучения. Корпус 1 установлен на основании 12 с направляющей в виде «ласточкиного хвоста» для удобства и минимального времени установки и съема устройства. В центре основания 12 симметрично расположено калибровочное отверстие 13 для установки трубки оптической юстировки. Для контроля переизлученного сигнала перед вентилем 8 устанавливается волноводный ответвитель 14 с подключенной к нему детекторной головкой 15.

Устройство переизлучения сигналов устанавливают на вышке испытательного полигона или вывозят на испытательную площадку в составе юстировочной машины, на платформе которой оно крепится за основание 12 корпуса 1.

Устройство переизлучения сигналов работает следующим образом.

Для проведения настроечных и юстировочных работ устройство переизлучения сигналов должно быть предварительно наведено в направление на РЛС с помощью трубки юстировочной, например, трубки холодной пристрелки (ТХП-7-191).

Для включения устройства переизлучения сигналов необходимо подать на него напряжение питания U _пит. Далее по шине управления на вход модулятора 10 подаются установочные сигналы, например, в виде двоичного параллельного кода значений скорости и направления имитируемого движения цели. После этого устройство переизлучения сигналов готово к работе.

РЛС излучает зондирующий сигнал в направлении устройства переизлучения сигналов. Зондирующий сигнал, принятый антенной 2, поступает через узел 4 развязки и волноводы 6 в цепь последовательно соединенных n-количество управляемых фазовращателей 9 (число n3).

Управляемые фазовращатели 9 управляются раздельно путем подачи на их входы соответствующего управляющего сигнала, поступающего с выхода (1, 2... n) модулятора 10.

Модулятор 10, в котором встроен задающий генератор с управляемым делителем частоты, выполненным в виде реверсивного счетчика, формирует на своих выходах (1, 2... n) управляющие сигналы для управления фазовращателями 9, причем управляющие сигналы следуют периодически и отличаются между собой частотой повторения.

Предустановка реверсивного счетчика модулятора 10 в режим «прямого счета» или «инверсного счета» создает последовательность выдачи выходных сигналов (1, 2... n) на выходе модулятора 10, а он, в свою очередь, задает последовательность срабатывания фазовращателей 9, которая определяет направление имитируемого движения цели.

Каждый управляемый фазовращатель 9 с приходом на его вход управляющего сигнала обеспечивает дискретный фазовый сдвиг зондирующего сигнала, например, на значение равное , /2, /4, /8 и т.д..

На выходе последовательно соединенных управляемых фазовращателей 9 реализуется функция /t, где: - конструктивная константа, a t - временной интервал, вырабатываемый модулятором 10 и изменяемый в зависимости от подаваемых на вход модулятора 10 установочных сигналов, соответствующих значению имитируемой скорости цели.

Таким образом зондирующий сигнал сдвигается на частоту fд и тем самым создается эффект Доплера, который в соответствии с уравнением Доплера описывается как:

или , где: fз - частота зондирующего сигнала, Vц - скорость цели, с - скорость света, - длина волны.

Зондирующий сигнал со сдвигом на частоту Доплера fз+fд, через вентиль 8 и волновод 6 поступает на вход аттенюатора 7. Аттенюатор 7 позволяет изменять уровень сигнала и устанавливать его в зависимости от задаваемой эффективной площади рассеяния (ЭПР) имитируемой цели.

С выхода аттенюатора 7 сигнал частотой fз+fд поступает через волновод 6 и узел 4 развязки в антенну 2, которая его переизлучает в направлении РЛС.

Устройство переизлучения сигналов не вносит в переизлучаемый сигнал побочных модуляций по амплитуде и по частоте, вследствие чего в его спектре отсутствуют комбинационные составляющие значительного уровня.

Стабильность вышеуказанных параметров устройства переизлучения сигналов обеспечивает при его работе необходимые точностные характеристики настройки и проверки РЛС.

Возможность широкого диапазона изменения на выходе модулятора частоты следования управляющих сигналов и их последовательности обеспечивает имитацию движения цели в большом диапазоне скоростей, в том числе со скоростью звука и более.

На предприятии-заявителе в рамках опытно-конструкторской работы разработана конструкторская документация заявляемой полезной модели, по которой изготовлено несколько устройств переизлучения сигналов. Проведены натурные испытания устройств в условиях полигона, которые показали надежность их работы и стабильность имитируемых скоростей и ЭПР целей при спектральной характеристике переизлученного доплеровского сигнала максимально приближенной к реальной.

Имеется заинтересованность со стороны МО РФ и отдельных потребителей, в том числе заявителя прототипа, в оснащении устройствами переизлучения сигналов разрабатываемых и модернизируемых юстировочных машин для зенитных ракетных комплексов, взамен используемых имитаторов движущейся цели.

Таким образом, предлагаемая полезная модель может быть изготовлена и применена по своему прямому назначению при испытаниях зенитных ракетных комплексов на этапе их отработки и проверки, а также в качестве оборудования юстировочной настройки РЛС, что позволяет сделать вывод о соответствии ее критерию «промышленная применимость».

1. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели, содержащее основание и тонкостенную радиопрозрачную оболочку, отличающееся тем, что оно выполнено в виде установленного на основании корпуса, в передней части которого расположена СВЧ-антенна, спереди защищенная тонкостенной радиопрозрачной оболочкой, волноводная часть СВЧ-антенны помещена внутри корпуса и снабжена на конце узлом развязки, выходы которого подключены к СВЧ-узлу, представляющему последовательно соединенные через волноводы аттенюатор, вентиль и n-количество управляемых фазовращателей, при этом управляющий вход каждого из управляемых фазовращателей электрически подключен к соответствующему выходу модулятора, управляемого с его входа через шину управления.

2. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели по п.1, отличающееся тем, что узел развязки выполнен в виде поляризационного тройника.

3. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели по п.1, отличающееся тем, что узел развязки выполнен в виде циркулятора.

4. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели по п.1, отличающееся тем, что между вентилем и управляемым фазовращателем установлен волноводный ответвитель с подключенной к нему детекторной головкой.

5. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели по п.1, отличающееся тем, что корпус сверху и обеих сторон защищен металлическим солнцезащитным экраном.

6. Устройство переизлучения сигналов, имитирующее доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала от движущейся цели по по1, отличающееся тем, что основание выполнено с направляющей в виде «ласточкиного хвоста», а симметрично его продольной оси выполнено калиброванное отверстие.