Радиолокационная станция
Использование: при проектировании радиотехнических навигационных систем. Сущность изобретения: устройство содержит один передатчик 1, один возбудитель 2, один фазовый манипулятор 3, один усилитель мощности 4, один генератор с перестраиваемой частотой 5, один перестраиваемый генератор кода 6, один импульсный генератор 7, один синхронизатор 8, один циркулятор 9, одну антенну 10, один приемник 11, один усилитель высокой частоты 12, один смеситель 13, один усилитель промежуточной частоты 14, два фазовых детектора 15.1, 15.2, один фазовращатель 16, два видеоусилителя 17.1, 17.2, два амплитудных компаратора 18, 19, два перестраиваемых дискретных фильтра 20.1, 20.2, один блок объединения каналов 21, один пороговый блок 21, один дискретный накопитель 23, один обнаружитель 24, что позволяет повысить вероятность правильного обнаружения малоразмерных объектов при высоком уровне ложных тревог. 8 1-9-10, 1 11-18-20.1-21, 9-11-19-20.2-21-22-23-24, 8-23, 8 20.1, 8-20.2, 1-20.1, 1-20.2. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при проектировании радиотехнических навигационных систем преимущественно для морского судостроения.
Одним из основных требований к системам данного назначения является обеспечение высокой вероятности обнаружения на значительной дальности эхо-сигналов от различных объектов, в т.ч. и малоразмерных. Известна импульсная РЛС, рассмотренная в заявке ФРГ N 1514158, кл. G 01 S 9/233, опублик. 1970, которая содержит приемопередающее устройство с фазовой или частотной модуляцией, блок ограничения сигнала, устройство для сжатия импульсов и блок пороговой обработки. В известной РЛС отраженный от объекта сигнал после ограничения сжимается в согласованном устройстве сжатия и затем обнаруживается путем сравнения с заданным порогом. Основным недостатком указанного аналога является сравнительно низкая вероятность правильного обнаружения малоразмерных объектов. Вероятность обнаружения может быть повышена за счет увеличения пиковой мощности зондирующих сигналов, однако, это влечет за собой увеличение потребляемой мощности и существенное усложнение РЛС. Известна также РЛС (заявка Японии N 50-40915, кл. G 01 S 9/00, 1970), которая содержит в передающей части балансный модулятор, генератор высокочастотных сигналов и источник управляющих импульсов, а в приемной части согласованный фильтр в виде линии задержки с отводами, число которых соответствует модулирующему коду, и сумматор. В этой РЛС принятый сигнал поступает на линию задержки, а от ее отводов на сумматор. При совпадении параметров модуляции сигнала с кодом, реализованным отводами линии задержки, на выходе сумматора формируется сжатый импульс, превышающий шум. Второму аналогу присущ тот же недостаток, что и первому. Кроме того, в данной РЛС высок уровень боковых лепестков, что приведет к ложному обнаружению. Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достижимому эффекту является радиолокатор со сжатием импульсов (заявка Франции N 2488999, кл. G 01 S 7/28, 1973), который содержит антенну, передатчик с двумя формирующими фильтрами, устройство сжатия импульсов, устройство управления и запоминания, каналы обработки с низкочастотными фильтрами, число которых соответствует числу элементов дальности и пороговый блок. В известной РЛС излучаемый импульс поочередно формируется двумя формирующими фильтрами и через передатчик подается в антенну. Принимаемые антенной отраженные импульсы сжимаются в устройстве сжатия и подаются в каналы обработки, содеpжащие низкочастотные фильтры, и после фильтрации обнаруживаются с помощью порогового блока. Недостатками устройства-прототипа является низкая вероятность правильного обнаружения малоразмерных объектов при сравнительно высоком уровне ложных тревог вследствие высокого уровня боковых лепестков и, кроме того, сложность процедуры обработки и большие аппаратурные затраты. Указанные недостатки существенно снижены в предлагаемой радиолокационной станции. Сущность изобретения заключается в том, что в радиолокационную станцию, содержащую последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, циркулятор и приемник, подключенную к циркулятору антенну и пороговый блок, введены два перестраиваемых дискретных фильтра, два амплитудных компаратора, блок объединения каналов, дискретный накопитель и обнаружитель, при этом первые входы перестраиваемых дискретных фильтров связаны соответственно через первый и второй амплитудные компараторы с первым и вторым выходами приемника, а их выходы связаны через блок объединения каналов с входом порогового блока, выход которого подключен к первому входу дискретного накопителя, выход которого соединен с входом обнаружителя, второй вход дискретного накопителя подключен к четвертому выходу синхронизатора и ко вторым входам перестраиваемых дискретных фильтров, третьи входы которых объединены с третьим входом передатчика и подключены к третьему выходу синхронизатора, четвертые входы перестраиваемых дискретных фильтров подключены к четвертому выходу передатчика, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами приемника, при этом передатчик выполнен на основе генератора с перестраиваемой частотой, перестраиваемого генератора кода, фазового манипулятора, импульсного модулятора, усилителя мощности и возбудителя, при этом вход генератора с перестраиваемой частотой объединен с первым входом перестраиваемого генератора кода и подключен ко второму входу передатчика, подключенного к первому выходу синхронизатора, второй вход перестраиваемого генератора кода подключен к третьему входу передатчика, его выход соединен с четвертым выходом передатчика и вторым входом фазового манипулятора, выход генератора с перестраиваемой частотой соединен с входом возбудителя, первый выход которого связан через последовательно соединенные фазовый манипулятор и усилитель мощности с входом циркулятора, второй и третий выходы возбудителя являются соответственно третьим и вторым выходами передатчика, а второй вход усилителя мощности через импульсный модулятор связан с первым входом передатчика, подключенного ко второму выходу синхронизатора. Отличие состоит также в том, что каждый из введенных в РЛС перестраиваемых дискретных фильтров выполнен на основе двух регистров сдвига, группы из сумматоров по модулю 2, многовходового сумматора и двухходового сумматора, один из входов которого соединен с выходом многовходового сумматора, а другой подключен к числовой шине, выход двухходового сумматора является выходом перестраиваемого дискретного фильтра, при этом первый и второй входы первого регистра сдвига подключены соответственно к третьему и четвертому входам перестраиваемого дискретного фильтра, а выходы его разрядов соединены соответственно с первыми входами каждого из сумматоров сложения по модулю 2, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих разрядов второго регистра сдвига, вход которого соединен со вторым входом перестраиваемого дискретного фильтра, при этом выходы сумматоров сложения по модулю 2 подключены к соответствующим входам многовходового сумматора, а первый вход второго регистра сдвига подключен к первому входу перестраиваемого дискретного фильтра. Существенным является также то, что перестраиваемый генератор кода выполнен на основе двух счетчиков, двухвходового сумматора, дешифратора, постоянного запоминающего устройства и элемента задержки, включенного между выходом дешифратора и вторым входом первого счетчика, первый вход которого является первым входом перестраиваемого генератора кода, а его выход подключен к входу дешифратора и к первому входу двухвходового сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, вход которого связан со вторым входом перестраиваемого генератора кода, выход двухвходового сумматора подключен к входу постоянного запоминающего устройства, выход которого является выходом перестраиваемого генератора кода. Благодаря введению в РЛС перестраиваемого генератора кода, двух перестраиваемых дискретных фильтров, приведенной в описании схемы реализации, а также блока объединения каналов и их связями между собой и с другими блоками РЛС обеспечивается перестройка кода фазовой манипуляции от периода к периоду зондирования по правилу циклического сдвига, причем, одновременно с этим также обеспечивается и синхронная перестройка дискретных фильтров в соответствии с текущим изменением кода фазовой манипуляции зондирующего сигнала таким образом, что дискретные фильтры в каждом периоде зондирования оказываются согласованными с ожидаемым отраженным сигналом. Перестройка кода ФМ обеспечивает рандемизацию временного положения боковых лепестков сжатого сигнала относительно местоположения главного типа в различных периодах зондирования, в результате после выполнения некогерентного межпериодного накопления сжатых сигналов существенно возрастает отношение математических ожиданий величины основного лепестка и величины максимального бокового лепестка, что практически исключает ложное обнаружение по боковым лепесткам сигналов, отраженных как от одиночных объектов, так и групповых. На фиг. 1 приведена структурная схема РЛС; на фиг. 2 схема перестраиваемого генератора кода; на фиг. 3 схема перестраиваемого дискретного фильтра; на фи г. 4, 5 усредненные реализации сигналов на входе дискретного накопителя для одного и двух объектов; на фиг. 6 характеристики ложного обнаружения по максимальному боковому лепестку. РЛС содержит: передатчики 1, возбудитель (Возб.) 2, фазовый манипулятор (ФМ) 3, усилитель мощности (УМ) 4, генератор с перестраиваемой частотой (ГПЧ) 5, перестраиваемый генератор кода (ПГК) 6, импульсный модулятор (ИМ) 7, синхронизатор (Синхр. ) 8, циркулятор (Ц) 9, антенна (АНТ) 10, приемник (ПР) 11, усилитель высокой частоты (УВЧ) 12, смеситель (СМ) 13, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 14, фазовый детектор (ФД) 151,2, фазовращатель (Ф) 16, видеоусилитель (В) 171,2, амплитудные компараторы (АК) 18,19, перестраиваемый дискретный фильтр (ПДФ) 201,2, блок объединения каналов (БОК) 21, пороговый блок (ПБ) 22, дискретный накопитель (ДН) 23, обнаружитель (Обн) 24, счетчики (Сч) 25, 26, двухходовый сумматор (СмД) 27, дешифратор (ДШ) 28, элемент задержки (ЭЗ) 29, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 30, регистры сдвига (РгСдв) 31, 32, сумматор по модулю 2 (СмМ2) 33, многовходовый сумматор (СмМн) 34, числовая шина (ЧШ) 35, двухвходовый сумматор (СмД) 36. В соответствии с фиг. 1 РЛС содержит последовательно соединенные синхронизатор 8, передатчик 1, циркулятор 9 и приемник 11, а также подключенную к циркулятору 9 антенну 10, перестраиваемые дискретные фильтры 201,2, амплитудные компараторы 18,19, блок 21 объединения каналов, дискретный накопитель 23, пороговый блок 22 и обнаружитель 24. Первые входы дискретных фильтров 201, 202, связаны соответственно через компараторы 18,19 с первым и вторым выходами приемника 11, а выходы их связаны через блок 21 с входом порогового блока 22, выход которого подключен к первому входу накопителя 23, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора 8 и ко вторым входам дискретных фильтров 201,2, а его выход соединен с входом обнаружителя 24. Третьи входы дискретных фильтров 201,2 объединены с третьим входом передатчика 1 и подключены к третьему выходу синхронизатора 8, четвертые входы фильтров 202,1 подключены к четвертому выходу передатчика 1, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами приемника 11. Передатчик содержит генератор 5 вход которого объединен c первым входом генератора 6 и подключен ко второму входу передатчика 1, подключенному к первому выходу синхронизатора 8, выход генератора 5 связан через последовательно соединенные возбудитель 2, фазовый манипулятор 3 и усилитель мощности 4 с первым выходом передатчика 1. Второй и третий выходы возбудителя 2 подключены соответственно к третьему и второму выходам передатчика 1, а второй вход усилителя 4 связан через модулятор 7 с первым выходом передатчика 1. Второй вход манипулятора подключен к выходу генератора 6 и к четвертому выходу передатчика 1, третий вход которого подключен ко второму входу генератора 6. Приемник 11 (см. фиг. 1) содержит усилитель 12 высокой частоты, вход которого подключен к первому входу приемника 11, а выход связан с первым входом смесителя 13, подключенного вторым входом ко второму входу приемника 11. Выход смесителя 13 связан через УПЧ 14 с первыми входами фазовых детекторов 151,2, вторые входы которых связаны с третьим входом приемника 11, первый непосредственно, а второй через фазовращатель 16. Выходы фазовых детекторов 151,2 связаны через видеоусилители 171,2 с первым и вторым выходами приемника 11. Перестраиваемый генератор (ПГК) (см. фиг. 2) содержит счетчики 25, 26, сумматор 27, дешифратор 28, элемент задержки 29: включенный между выходом дешифратора 28, и вторым входом счетчика 25, первый вход которого подключен к первому входу генератора ПГК: а его выход подключен к входу дешифратора 28 и к первому входу сумматора 27, второй вход которого соединен с выходом счетчика 26, вход которого подключен ко второму входу ПГК6. Выход сумматора 27 подключен к входу ПЗУ 30, выход которого соединен с выходом ПГК6. Перестраиваемый дискретный фильтр (ПДФ) 201,2 (см. фиг.3) содержит регистры 31, 32, группу из N сумматоров 331-N по модулю 2, многовходовый сумматор 34, двухвходовый сумматор 36 и числовую шину 35, подключенную к одному из входов сумматора 36, другой вход которого соединен с выходом сумматора 34, а его выход связан с выходом ПДФ 20. Первый и второй входы регистра 32 соединен соответственно с третьими и четвертыми входами ПДФ 20, а выходы разрядов регистра 32 подключены к первым входам соответственно сумматоров 331-33N, вторые входы которых также соответственно подключены к выходам разрядов регистра 31, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами ПДФ 20. Выходы сумматоров 331-33N подключены к соответствующим входам многовходового сумматора 34. Принцип работы РЛС заключается в следующем: Возбудитель 2 работает в непрерывном режиме, генерируя СВЧ-колебания частот сигнала fc, гетеродина fг и промежуточной fпр fc-fг причем частоты fc и fг постоянны в течение одного периода посылки и изменяются от периода к ее периоду скачкообразно путем переключения кварцевых генератора по действием сигналов с генератора 5 перестройки частоты. Закон изменения частот fc и fг случайный и определяется указанными сигналами с генератора 5, формирующими последовательность чисел, изменяющихся с периодом посылки по управляющим сигналам с синхронизатора 8. Фазовый манипулятор 3 осуществляет манипуляцию фазы колебаний fc, поступающих с возбудителя 2 в дискретные моменты времени, разделенные интервалом









Формула изобретения
1. РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ, содержащая синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом передатчика, первый выход которого соединен с входом циркулятора, первый выход которого соединен с антенной, а второй выход с первым входом приемника, а также содержащая пороговый блок, отличающаяся тем, что введены два перестраиваемых дискретных фильтра, два амплитудных компаратора, блок объединения каналов, дискретный накопитель и обнаруживатель, при этом первый и второй выходы приемника через соответствующие амплитудные компараторы соединены с первыми входами соответствующих первого и второго перестраиваемых дискретных фильтров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока объединения, выход которого через пороговый блок соединен с первым входом дискретного накопителя, выход которого соединен с входом обнаружителя, выход которого является выходом устройства, второй выход синхронизатора соединен с вторым входом передатчика, третий выход синхронизатора соединен с третьим входом передатчика, а также с вторыми входами первого и второго перестраиваемых дискретных фильтров, четвертый выход синхронизатора соединен с вторым входом дискретного накопителя, третьими входами первого и второго перестраиваемых дискретных фильтров, при этом передатчик выполнен в виде генератора с перестраиваемой частотой, перестраиваемого генератора кода, фазового манипулятора, импульсного модулятора, усилителя мощности и возбудителя, причем вход генератора с перестраиваемой частотой объединен с первым входом перестраиваемого генератора кода и является первым входом передатчика, вход импульсного модулятора является вторым входом передатчика, второй вход перестраиваемого генератора кода является третьим входом передатчика, первый выход возбудителя соединен с первым входом фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора кода, выход фазового манипулятора соединен с первым входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом импульсного модулятора, выход усилителя мощности является первым выходом передатчика, второй выход возбудителя является вторым выходом передатчика и соединен с вторым входом приемника, третий выход возбудителя является третьим выходом передатчика и соединен с третьим входом приемника, выход перестраиваемого генератора кода является четвертым выходом передатчика и соединен с четвертыми входами первого и второго перестраиваемых дискретных фильтров, выход генератора с перестраиваемой частотой соединен с входом возбудителя. 2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что каждый из перестраиваемых дискретных фильтров содержит два регистра сдвига, N сумматоров по модулю 2, многовходовый сумматор и двухвходовый сумматор, при этом N выходов разрядов первого регистра соединены с первыми входами N сумматоров по модулю 2, N выходов разрядов второго регистра соединены с вторыми входами N сумматоров по модулю 2, выходы N сумматоров по модулю 2 соединены с соответствующими N входами многовходового сумматора, выход которого соединен с первым входом двухвходового сумматора, второй вход которого соединен с числовой шиной, а выход является выходом перестраиваемого дискретного фильтра, причем первый вход первого регистра сдвига является вторым входом перестраиваемого дискретного фильтра, второй вход первого регистра сдвига является третьим входом перестраиваемого дискретного фильтра, первый вход второго регистра сдвига является первым входом перестраиваемого дискретного фильтра, второй вход второго регистра сдвига является четвертым входом перестраиваемого дискретного фильтра. 3. Станция по п.1, отличающаяся тем, что перестраиваемый генератор кода содержит два счетчика, двухвходовый сумматор, дешифратор, постоянное запоминающее устройство и элемент задержки, причем выход первого счетчика через последовательно соединенные дешифратор и элемент задержки соединен с вторым входом первого счетчика, выход первого счетчика соединен с первым входом двухвходового сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, выход двухвходового сумматора соединен с входом постоянного запоминающего устройства, выход которого является выходом перестраиваемого генератора кода, первый вход первого счетчика является первым входом перестраиваемого генератора кода, вход второго счетчика является вторым входом перестраиваемого генератора кода.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6