Обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора

 

Сущность изобретения: обнаружитель содержит один аналого-цифровой преобразователь 1, два цифроаналоговых преобразователя 2, 8, один смеситель 3, две дисперсные линии задержки 4, 10, один детектор 5, один пороговый блок 6, один блок постоянной памяти весовых коэффициентов 7, один формирователь коротких импульсов 9, один блок управления 11, один регистр 12, одно оперативное запоминающее устройство 13, один блок предварительного анализа 14. 1 - 12 - 13 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 11 - 7 - 8 - 2, 12 - 14 - 11 - 9 - 10 - 3, 11 - 1, 11 - 12, 11 - 14, 11 - 13. 1 з.п. ф-лы. 7 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для селекции движущихся целей в доплеровских радиолокационных станциях (РЛС).

Известно устройство обработки сигналов доплеровской РЛС, содержащее схему памяти, имеющую последовательно-параллельную структуру и состоящую из последовательного регистра памяти, ряда параллельных регистров и регистра считывания, спектроанализатор, содержащий последовательно соединенные первую дисперсионную ультразвуковую линию задержки, смеситель, вторую дисперсионную ультразвуковую линию задержки, пиковый детектор и пороговое устройство, схему управления, причем третий выход схемы управления связан с последовательным регистром памяти, второй выход - с параллельными регистрами памяти и регистром считывания, а первый выход - с входом первой дисперсионной ультразвуковой линии задержки, выход регистра считывания соединен с вторым входом смесителя, вход последовательного регистра памяти является входом, а выход порогового устройства - выходом устройства обработки сигналов.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность обнаружения целей, обусловленная потерями сигнала, вызванными тем, что процессы записи и считывания информации разделены во времени. Применение схемы памяти на приборах с зарядовой связью вызывает дополнительные потери сигнала вследствие неполного переноса заряда и наличия темновых токов, свойственных приборам с зарядовой связью.

Наиболее близким к изобретению является обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом обнаружителя, блок буферной памяти, первый цифроаналоговый преобразователь, смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, последовательно соединенные блок постоянной памяти весовых коэффициентов и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные формирователь коротких импульсов и вторую дисперсионную линию задержки, выход которой соединен с вторым входом смесителя, а также блок управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, второй выход тактирования соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход управления считыванием весовых коэффициентов и выход адреса весовых коэффициентов подключены соответственно к тактовому и адресному входам блока постоянной памяти весовых коэффициентов, выход адреса записи и выхода адреса считывания подключены соответственно к адресным входам записи и считывания блока памяти и блока буферной памяти, первые выходы управления записью и считыванием подключены соответственно к тактовым входам записи и считывания блока буферной памяти, а вторые выходы управления записью и считыванием подключены соответственно к тактовым входам записи и считывания блока памяти.

Недостатком данного устройства является низкая оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели, обусловленная тем, что анализ сигналов в каждом элементе дальности ведется в течение всего времени когерентного накопления, а порог устанавливается в пороговом блоке с низким уровнем ложной тревоги.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

Это достигается тем, что в обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является входом обнаружителя, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь, смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, блок постоянной памяти весовых коэффициентов, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, формирователь коротких импульсов, выход которого через вторую дисперсионную линию задержки подключен к второму входу смесителя, а также блок управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, второй выход тактирования подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход адреса весовых коэффициентов подключен к адресному входу блока постоянной памяти весовых коэффициентов, выход управления считыванием весовых коэффициентов соединен с тактовым входом блока постоянной памяти весовых коэффициентов, дополнительно введены регистр, оперативное запоминающее устройство и блок предварительного анализа, причем группа входов регистра соединена с группой выходов первого аналого-цифрового преобразователя, группа его выходов - с группой входов блока предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства, группа выходов которого соединена с группой входов первого цифроаналогового преобразователя, второй выход тактирования блока управления соединен с входами тактирования регистра и блока предварительного анализа, выход "Чтение-запись" и группа выходов "Выбор кристалла" блока предварительного анализа соединены с входом "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока управления, выходы "Сброс " и "Сброс чтения" блока управления соединены с входами "Сброс " и "Сброс чтения" блока предварительного анализа, выход "Чтение - запись" и группы выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" блока управления соединены соответственно с входом "Адрес" блока управления соединены соответственно с входом "Чтение - запись" и группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства, входы синхронизации и прекращения анализа блока управления соединены соответственно с цепями синхронизации РЛС и выходом порогового блока.

Кроме того, блок предварительного анализа содержит М одинаковых каналов, где М - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора, компаратора, первого триггера, элемента НЕ и первого элемента И, причем группа N входов блока предварительного анализа, где N - разрядность первого аналого-цифрового преобразователя, соединена с группой входов сумматоров, группы выходов сумматоров соединены с группами входов компараторов, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с n-ми входами первых элементов И каждого канала, где n - номер канала, выходы первых элементов И соединены с выходами "Выбор кристалла" блока предварительного анализа и с установочными входами первых триггеров, а также второй аналого-цифровой преобразователь, переменный резистор, счетчик, элемент ИЛИ-НЕ и второй триггер, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с подвижным контактом переменного резистора, первый вывод которого соединен с плюсом источника питания, а второй - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя соединена с группами входов В компараторов, вход синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров, инверсные выходы первых триггеров - с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, установочный вход которого соединен с входом "Сброс чтения" блока предварительного анализа, а его прямой выход - с выходом "Чтение - запись" блока предварительного анализа, вход "Сброс " блока предварительного анализа соединен с установочными входами М сумматоров.

Применение предлагаемого обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются: новая схема блока предварительного анализа; новые связи между новыми и известными признаками, т.е. новая схема обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных технических решениях не обнаружены.

Использование всех новых признаков позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

На фиг. 1 изображена структурная схема обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора; на фиг.2 - структурная схема блока предварительного анализа; на фиг. 3 - структурная схема блока управления; на фиг.4 - функциональная схема генератора; на фиг.5 - функциональная схема счетчика кода; на фиг.6 - функциональная схема счетчика адреса; на фиг.7 - функциональная схема формирователя импульсов.

Обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора содержит первый аналого-цифровой преобразователь 1, первый вход которого является входом обнаружителя, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь 2, смеситель 3, первую дисперсионную линию 4 задержки, детектор 5 и пороговый блок 6, выход которого является выходом обнаружителя, блок 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь 8 соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя 2, формирователь 9 коротких импульсов, выход которого через вторую дисперсионную линию 10 задержки подключен к второму входу смесителя 3, а также блок 11 управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя 9 коротких импульсов, второй выход тактирования подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя 1, выход адреса весовых коэффициентов подключен к адресному входу блока 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, выход управления считыванием весовых коэффициентов соединен с тактовым входом блока 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, а также регистр 12, оперативное запоминающее устройство 13 и блок 14 предварительного анализа.

Причем группа входов регистра 12 соединена с группой выходов первого аналого-цифрового преобразователя 1, группа его выходов - с группой входов блока 14 предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства 13, группа выходов которого соединена с группой входов первого цифроаналогового преобразователя 2, второй выход тактирования блока 11 управления соединен с входами тактирования регистра 12 и блока 14 предварительного анализа, выход "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока 11 управления, выходы "Сброс " и "Сброс чтения" блока 11 управления соединены с входами "Сброс " и "Сброс чтения" блока 14 предварительного анализа, выходы "Чтение - запись" и группы выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" блока 11 управления соединены соответственно с входом "Чтение - запись" и группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства 13, входы синхронизации и прекращения анализа блока 11 управления соединены соответственно с цепями синхронизации РЛС и выходом порогового блока 6.

Блок 14 предварительного анализа содержит М одинаковых каналов, где М - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора 15, коммутатора 16, первого триггера 17, элемента НЕ 18 и первого элемента И 19, причем группа N входов блока 14 предварительного анализа, где N - разрядность первого аналого-цифрового преобразователя 1, соединена с группами входов В сумматоров 15, группы выходов сумматоров 15 соединены с группами входов А компараторов 16, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров 17, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ 18, выходы которых соединены с n-ми входами первых элементов И 19 каждого канала, выходы первых элементов И 19 соединены с выходами "Выбор кристалла" блока 14 предварительного анализа и с установочными входами первых триггеров 17, а также второй аналого-цифровой преобразователь 20, переменный резистор 21, счетчик 22, элемент ИЛИ-НЕ 23 и второй триггер 24, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя 20 соединен с подвижным контактом переменного резистора 21, первый вывод которого соединен с плюсом источника питания, а второй - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя 20 соединена с группами входов В компараторов 16, вход синхронизации блока 14 предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров 17 и со счетным входом счетчика 22, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров 15, инверсные выходы первых триггеров 17 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 23, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 24, установочный вход которого соединен с входом "Сброс чтения" блока 14 предварительного анализа, а его прямой выход - с выходом "Чтение - запись" блока 14 предварительного анализа, вход "Сброс " блока 14 предварительного анализа соединен с установочными входами М сумматоров 15.

Блок 11 управления предназначен для управления работой обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора и может быть выполнен, например, так, как показано на фиг.3. Он содержит последовательно соединенные схему 25 запуска, первый вход которой соединен с входом синхронизации блока 11 управления, генератор 26, счетчик 27 кода, второй элемент И 28 и счетчик 29 адреса, группа первых выходов которого соединена с группой выходов "Шина адреса", второй выход - с выходом адреса весовых коэффициентов, третий выход - с выходом управления считыванием весовых коэффициентов, четвертый выход с выходом "Сброс " блока 11 управления, а также шинный формирователь 30, третий триггер 31, третий элемент И 32 и формирователь 33 импульсов, причем второй выход генератора 26 соединен с вторым выходом тактирования блока 11 управления, выход схемы 25 запуска соединен со счетным входом третьего триггера 31, установочный вход которого соединен с входом "Сигнал наличия цели", его прямой выход соединен с вторым входом счетчика 27 кода и выходом "Сброс чтения" блока 11 управления, а инверсный выход - с вторым входом схемы 25 запуска, группа выходов счетчика 27 кода соединена с первой группой входов шинного формирователя 30, вторая группа входов которого соединена с группой входов "Выбор кристалла" блока 11 управления, вход "Чтение" которого соединен с третьим входом шинного формирователя 30, с первым входом третьего элемента И 32, с вторым входом второго элемента И 28, с входом формирователя 33 импульсов и выходом "Чтение" блока 11 управления, второй вход третьего элемента И 32 соединен с первым выходом генератора 26, а его выход - с входом счетчика 29 адреса, выход формирователя 33 импульсов соединен с первым выходом тактирования блока 11 управления, группа выходов шинного формирователя 30 соединена с группой выходов "Выбор кристалла" блока 11 управления.

Генератор 26 предназначен для формирования тактовых импульсов, может быть выполнен так, как показано на фиг.4 и содержит первый конденсатор 34, второй конденсатор 35, кварцевый резонатор 36, первый элемент И-НЕ 37, первый резистор 38, второй резистор 39, второй элемент И-НЕ 40, четвертый триггер 41.

Счетчик 27 кода предназначен для выдачи кодовых комбинаций на шинный формирователь 30, может быть выполнен так, как показано на фиг.5 и содержит первый 42 и второй 43 счетчики импульсов.

Счетчик 29 адреса предназначен для выдачи адресных кодовых комбинаций на оперативное запоминающее устройство 13, может быть выполнен так, как показано на фиг. 6 и содержит третий 44, четвертый 45 и пятый 46 счетчики импульсов.

Формирователь 33 импульсов предназначен для формирования импульсов по элементам дальности и выдачи их на формирователь 9 коротких импульсов, может быть выполнен так, как показано на фиг.7 и содержит первый 47 и второй 48 инверторы, второй резистор 49, третий конденсатор 50, второй элемент ИЛИ-НЕ 51.

Обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора работает следующим образом.

Сигналы с выхода РЛС поступают на первый вход первого аналого-цифрового преобразователя 1, частота квантования которого выбирается по теореме Котельникова В.А. и определяется частотой следования импульсов тактирования, поступающих на второй вход первого аналого-цифрового преобразователя 1 с второго выхода тактирования блока 11 управления. Сигнал в виде цифрового кода поступает через регистр 12 в оперативное запоминающее устройства 13, где записывается по всем элементам дальности, а также в блок 14 предварительного анализа, в каждом из М каналов которого, где М - количество элементов дальности РЛС, происходит суммирование цифровых сигналов по элементам дальности в сумматорах 15 и постоянное сравнение накопленной суммы с заданным порогом в компараторах 16. Пороговый уровень задается переменным резистором 21 и через второй аналого-цифровой преобразователь 20 поступает на компараторы 16. С выхода компаратора 16 снимается сигнал "1" логического уровня, если сигнал с выхода сумматора 15 превысит заданный переменным резистором 21 порог.

При превышении заданного порога в одном из каналов начинается считывание сигналов, принятых в данном элементе дальности и записанных в оперативное запоминающее устройство 13, и их поступление в канал детального анализа, выполненный на дисперсионных линиях 4 и 10 задержки, в течение всего времени когерентного накопления. При превышении порога в пороговом блоке 6 с его выхода поступает сигнал на вход блока 11 управления, по которому анализ сигнала в данном элементе дальности прекращается.

Так как первый порог устанавливается с высоким уровнем ложной тревоги, то при наличии цели в зоне обзора РЛС энергия принятого с данного элемента дальности сигнала будет достаточной для превышения первого порога. Если же такое превышение не произойдет, то сигнал с данного элемента дальности не подвергается детальному анализу. Так как в этом случае отпадает необходимость в анализе сигналов в каждом элементе дальности в течение времени когерентного накопления, то общее время анализа без учета ложных срабатываний блока 14 предварительного анализа сокращается в раз, где Т_к - время когерентного накопления сигнала, Т_нк - время некогерентного накопления сигнала, n - количество элементов дальности, m - количество целей в зоне обзора РЛС.

Применение предлагаемого обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цепи сигналов.

Формула изобретения

1. ОБНАРУЖИТЕЛЬ СИГНАЛА ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОГО РАДИОЛОКАТОРА, содержащий последовательно соединенные смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, вторую дисперсионную линию задержки, выход которой соединен с вторым входом смесителя, блок управления, регистр, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов, введены блок постоянной памяти весовых коэффициентов, формирователь коротких импульсов, выход которого соединен с входом второй дисперсионной линии задержки, а вход - с первым выходом тактирования блока управления, выход адреса весовых коэффициентов и выход управления считыванием весовых коэффициентов блока управления соединены соответственно с адресным и тактовым входами блока постоянной памяти весовых коэффициентов, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, блок предварительного анализа и два цифроаналоговых преобразователя, при этом выход блока постоянной памяти весовых коэффициентов через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, группа входов которого соединена с группой выходов оперативного запоминающего устройства, группа входов регистра - с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, а группа выходов - с группой входов блока предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства, второй выход тактирования блока управления соединен с входами тактирования регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока предварительно анализа, выход "Чтение - запись" и группа выходов "Выбор кристалла" блока предварительного анализа соединены с входом "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока управления соответственно, выходы "Сброс суммы" и "Сброс чтения" которого соединены соответственно с входами "Сброс суммы" и "Сброс чтения" блока предварительного анализа, выход "Чтение - запись", группа выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" с входом управления соединены соответственно с входом "Чтения - запись", группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства, а входы синхронизации и прекращения анализа блока управления соединены соответственно с цепями синхронизации радиолокационной станции и выходом порогового блока.

2. Обнаружитель по п. 1, отличающийся тем, что блок предварительного анализа содержит M одинаковых каналов, где M - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора, компаратора, первого триггера, элемента НЕ и элемента И, группа N входов блока предварительного анализа, где N - разрядность аналого-цифрового преобразователя, соединена с группами входов сумматоров, группа выходов которых соединена с группами входов компараторов, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с n-ми входами элементов И каждого канала, где n - номер канала, выходы элементов И являются выходами "Выбор кристалла" блока предварительного анализа и соединены с установочными входами первых триггеров, второй аналого-цифровой преобразователь, переменный резистор, счетчик, элемент ИЛИ - НЕ и второй триггер, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с подвижным контактом переменного резистора, первый вывод которого соединен с источником питания, а второй вывод - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя соединена с группами входов компараторов, вход синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров, инверсные выходы первых триггеров соединены с входами элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, установочный вход которого является входом "Сброс - чтение" блока предварительного анализа, а его прямой выход - выходом "Чтение - запись" блока предварительного анализа, вход "Сброс суммы" которого соединен с установочными входами сумматоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7