close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6850

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6850
(13) C1
(19)
7
(51) G 01S 13/00, 13/02,
(12)
13/52
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПОЛУАКТИВНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ
(21) Номер заявки: a 20010814
(22) 2001.09.27
(46) 2005.03.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
республиканское унитарное предприятие "Алевкурп" (BY)
(72) Авторы: Охрименко Александр Евгеньевич; Курлович Виктор Иванович (умерший); Папушой Виталий Иванович;
Фирсаков Александр Анатольевич; Шаляпин Сергей Валентинович; Романов
Алексей Валерьевич; Новак Владислав
Андреевич; Семашко Павел Геннадьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие "Алевкурп" (BY)
BY 6850 C1
(57)
1. Полуактивная радиолокационная станция (РЛС) с использованием излучения действующего наземного телевизионного (ТВ-) транслятора на выбранном частотном канале,
соответствующем метровому или дециметровому диапазону длин волн, содержащая три
идентичных приемных канала, каждый из которых включает последовательно соединенные супергетеродинный приемник, фильтр сигнала изображения, смеситель, фильтр режекции и предварительной селекции, подключенные к соответствующим входам первого
Фиг. 1
BY 6850 C1
автокомпенсатора, выход которого подключен к набору N объединенных по входу узкополосных фильтров точной селекции по доплеровской частоте, выходы которых соединены с соответствующими N входами оконечного устройства РЛС, причем первый
приемный канал подключен к выходу направленной антенны РЛС и является основным, а
его выход соединен с основным входом первого автокомпенсатора, а второй и третий
приемные каналы входами подключены к компенсационным антеннам и являются компенсационными, направленным на наземный ТВ-транслятор и размещенным неподвижно
и симметрично относительно фазового центра направленной антенны РЛС, а их выходы
соединены с компенсационными входами первого автокомпенсатора, при этом гетеродинные входы супергетеродинных приемников объединены и подключены к выходу местного
гетеродина РЛС, а вторые входы смесителей объединены и подключены к выходу блока
формирования опорного сигнала, входом соединенного с выходом фильтра сигнала изображения одного из компенсационных каналов, а также три идентичных фильтра сигнала
звукового сопровождения, объединенных по входу с соответствующими фильтрами сигнала изображения приемных каналов РЛС, выходы фильтров сигнала звукового сопровождения соответственно подключены к основному и двум компенсационным входам второго автокомпенсатора, выход которого соединен с первым входом блока определения
дальности, первый выход которого подключен к (N + 1)-му входу оконечного устройства
РЛС, второй вход блока определения дальности объединен с одним из компенсационных
входов второго автокомпенсатора, а третий вход подключен к выходу оконечного устройства РЛС, блок точной дальности, выходом подключенный к (N + 2)-му входу оконечного
устройства РЛС, причем первый вход блока точной дальности соединен с выходом третьего автокомпенсатора, основной и два компенсационных входа которого объединены со
входами фильтров режекции и предварительной селекции соответственно основного и двух
компенсационных каналов, при этом второй вход блока точной дальности объединен с
одним из компенсационных входов третьего автокомпенсатора, а третий вход блока точной дальности подключен ко второму выходу блока определения дальности, при этом между направленной антенной РЛС и наземным ТВ-транслятором размещен электродинамический экран, обеспечивающий экранирование зоны "нулевых доплеровских частот", а
поляризация этой антенны выбрана ортогональной рабочей поляризации ТВ-транслятора.
2. Радиолокационная станция по п. 1, отличающаяся тем, что оконечное устройство
РЛС содержит последовательно соединенные коммутатор на N входов, детектор, схему
пороговую, автоматический обнаружитель и блок управления РЛС, причем к выходу детектора подключен первым входом индикатор "направление - скорость", второй вход которого соединен с выходом формирователя развертки по направлению, входом подключенного к датчику положения антенны РЛС, а третий вход индикатора соединен с выходом
формирователя развертки по радиальной скорости, выход которого объединен с управляющим входом коммутатора и подключен к выходу блока обзора по доплеровской частоте,
при этом второй вход автоматического обнаружителя подключен к выходу блока обзора
по доплеровской частоте и, совместно с первым входом автоматического обнаружителя,
образует связь с третьим входом блока определения дальности, а третий вход автоматического обнаружителя объединен со входом формирователя развертки по направлению, при
этом пороговый вход пороговой схемы подключен к первому выходу блока управления РЛС
и образует связь с третьим входом блока определения дальности, второй и третий входы
блока управления РЛС являются (N + 1)-м входом оконечного устройства РЛС, четвертый и
пятый входы блока управления являются (N + 2)-м входом оконечного устройства РЛС.
3. Радиолокационная станция по п. 1, отличающаяся тем, что блок определения дальности содержит последовательно соединенные блок коррекции доплеровской частоты,
смеситель, М-отводную линию задержки, отводы которой подключены к соответствующим опорным входам набора М корреляторов, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора на М входов, детектор, схему пороговую и блок стробирования кода точной дальности, причем первый и второй входы блока коррекции допле2
BY 6850 C1
ровской частоты, а также пороговый вход схемы пороговой являются третьим входом
блока определения дальности, второй вход смесителя объединен с одним из компенсационных входов второго автокомпенсатора и является вторым входом блока определения
дальности, сигнальный вход набора корреляторов подключен к выходу второго автокомпенсатора и является первым входом блока определения дальности, при этом управляющий вход коммутатора и второй вход блока стробирования кода времени запаздывания
объединены и подключены к выходу блока обзора по времени запаздывания, который
также подключен ко входу развертки индикатора дальности, сигнальный вход которого
подключен к выходу детектора, при этом к выходу пороговой схемы управляющим входом подключен каскад стробирования, сигнальный вход которого соединен с выходом детектора, выход каскада стробирования совместно с выходом блока стробирования кода
времени запаздывания являются первым выходом блока определения дальности, а пороговый вход пороговой схемы и выход блока коррекции доплеровской частоты являются
вторым выходом блока определения дальности.
4. Радиолокационная станция по п. 1, отличающаяся тем, что блок точной дальности
содержит последовательно соединенные смеситель, L-отводную линию задержки, L отводов которой соединены с соответствующими L опорными входами набора корреляторов,
выходы которых подключены к соответствующим L входам коммутатора, детектор, пороговую схему, блок стробирования кода точного времени запаздывания, при этом опорный
вход смесителя и пороговый вход схемы пороговой являются третьим входом блока точной дальности, сигнальный вход смесителя объединен с одним из компенсационных входов третьего автокомпенсатора и является вторым входом блока точной дальности, сигнальный вход набора корреляторов подключен к выходу третьего автокомпенсатора и
является первым входом блока точной дальности, управляющие входы коммутатора и
блока стробирования кода точного времени запаздывания объединены и подключены к
выходу блока обзора по точному времени запаздывания, при этом к выходу детектора
подключен каскад стробирования, второй вход которого соединен с выходом схемы пороговой, а выход совместно с выходом блока стробирования кода точного времени запаздывания являются выходом блока точной дальности.
(56)
Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Ч. 1. - М.: Воениздат, 1983. С. 251-255.
US 5239310 A, 1993.
RU 2037842 C1, 1995.
RU 2040008 C1, 1995.
RU 2039365 C1, 1995.
Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для радиолокационного наблюдения движущихся объектов, в первую очередь - воздушных маловысотных.
Известны полуактивные радиолокационные станции (PЛC) с внешним источником
радиоизлучения для подсвета области радиолокационного наблюдения [1] и PЛC, осуществляющие когерентную обработку принятого радиолокационного сигнала, например [2,
с. 254], т.е. способные определять радиальную скорость цели Vrц по величине измеряемого доплеровского смещения частоты
2V ц
Fдц = r cos β / 2 ,
λ
где λ - рабочая длина волны PЛC; β - бистатический угол "источник подсвета - цель PЛC"; Vrц - проекция вектора скорости цели на биссектрису бистатического угла.
3
BY 6850 C1
При этом в известных PЛC используют специальный источник, излучающий радиолокационный зондирующий сигнал, что обусловливает их значительное энергопотребление,
повышает общий фон радиоизлучений, ограничивает скрытность работы.
Целью изобретения является реализация возможности радиолокационного наблюдения с использованием действующих радиоизлучений нерадиолокационного назначения излучений наземных телевизионных (TB-) трансляторов в диапазоне метровых или дециметровых волн на выбранных частотных каналах - как источников подсвета области радиолокационного наблюдения, причем сигнал ТВ-трансляции, отраженный от движущегося объекта - цели, используется как полезный радиолокационный сигнал. При этом решение традиционных для радиолокации задач: определение направления на цель, ее дальности, а также скорости на основе известных блок-схем и способов построения устройств
обработки радиолокационных сигналов неэффективно, что обусловлено следующими
факторами:
во-первых, комплексный ТВ-сигнал имеет сложный и априорно неизвестный закон
модуляции - содержит амплитудно-модулированные (AM) компоненты - кадровые и строчные синхроимпульсы, яркостный сигнал изображения, частотно-модулированный (ЧМ-)
сигнал звукового сопровождения, а также сигналы цветности и цветосинхронизации, причем априорно неизвестные компоненты воздействуют на устройства обработки как помеховые;
во-вторых, отраженный от цели ТВ-сигнал принимается антенной РЛС совместно с прямым сигналом ТВ-трансляции, проникающим по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС, причем воздействие этого сигнала, превышающего полезный не менее, чем на 70-90 дБ и содержащего те же компоненты, является помеховым;
в-третьих, имеет место проблема реализации когерентной обработки радиолокационного сигнала, которая (при использовании специального радиолокационного сигнала) решается введением дополнительного опорного канала, а некогерентная обработка неэффективна ввиду слабости полезного сигнала;
в-четвертых, известные решения задачи радиолокационного измерения дальности совместно с измерением доплеровской частоты в реальном масштабе времени с использованием матричного коррелятора " mt × mF" (mt, mF - число элементов разрешения по времени
запаздывания и по доплеровской частоте соответственно) нецелесообразно из-за больших
аппаратурных затрат;
в-пятых, сигнал изображения, имеющий достаточно широкий спектр для измерения времени запаздывания, имеет межстрочную корреляцию (повторяемость), что обусловливает
неоднозначность определения дальности цели с интервалом c/2 Fстр...c/Fстр = (9,6...19,2) км
в зависимости от положения цели относительно линии базы "ТВ-транслятор - PЛC"
(Fстр = 1/Tстр - строчная частота, Тстр = 64 мкс).
Цель изобретения достигается заявляемой PЛC, блок-схема которой представлена на
фиг. 1. PЛC содержит:
направленную антенну 1 (с устройством управления и электродинамическим экраном)
и две компенсационных 2 и 3, направленных на ТВ-транслятор;
три идентичных канала обработки в составе соответственно последовательно соединенных супергетеродинных приемников 4, 5 и 6, фильтров сигнала изображения 7, 8 и 9,
смесителей 10, 11 и 12, фильтров режекции и предварительной селекции 13, 14 и 15, причем канал, подключенный входом к антенне PЛC 1, является основным, а каналы, подключенные к компенсационным антеннам 2 и 3, являются компенсационными;
блок 16 формирования опорного сигнала, входом подключенный к выходу фильтра
сигнала изображения компенсационного канала, выход которого соединен с объединенными вторыми входами смесителей 10, 11 и 12;
первый автокомпенсатор 17, выход которого подключен ко входу набора N фильтров
18 точной селекции по доплеровской частоте, выходы которых соединены соответственно
4
BY 6850 C1
с N входами оконечного устройства PЛC 19, при этом основной вход первого автокомпенсатора подключен к выходу фильтра 13 основного канала, а компенсационные входы автокомпенсатора 17 соединены с выходами фильтров 14 и 15 компенсационных каналов,
гетеродинные входы приемников 4, 5 и 6 объединены и соединены с выходом местного
гетеродина;
идентичные фильтры 20, 21 и 22 сигналов звукового сопровождения, по входу соответственно объединенные с фильтрами сигнала изображения 7, 8 и 9, выходы этих фильтров
соответственно соединены с основным и компенсационным входами второго автокомпенсатора 23, выход которого подключен к первому входу блока 24 определения дальности,
второй вход которого соединен с выходом фильтра 22 сигнала звукового сопровождения
компенсационного канала, а первый выход - с N + 1-м входом оконечного устройства 19,
выход которого соединен с третьим входом блока 24 определения дальности;
третий автокомпенсатор 25, основной и два компенсационных входа которого объединены соответственно со входами фильтров 10, 11 и 12 основного и компенсационных приемных каналов PЛC, а выход подключен к первому входу блока 26 точной дальности, второй вход которого объединен с компенсационным входом третьего автокомпенсатора 25,
а выход подключен к (N+2)-му входу оконечного устройства 19, третий вход блока 26
точной дальности подключен ко второму выходу блока 24 определения дальности. При
этом поляризация антенны 1 выбрана ортогональной поляризации излучения ТВ-транслятора и антенна 1 оснащена электродинамическим экраном, размеры и удаление которого
обеспечивают экранирование зоны "нулевых доплеровских частот" в направлении на ТВтранслятор.
PЛC работает следующим образом. Радиолокационный отраженный сигнал (фиг. 2а),
принятый в процессе обзора PЛC по направлению, выполняемого путем изменения пространственного положения диаграммы направленности (ДН) антенны 1, представляет собой комплексный сигнал ТВ-трансляции, смещенный относительно излучаемого ТВ-транслятором на величину t цro по времени и на Fдц по частоте. При этом
t цro = (rтц + rц0 )/ с ,
где rтц - расстояние от транслятора до цели;
rц0 - расстояние от цели до PЛC;
с - скорость света;
2Vrц
Fдц =
cos β / 2 , как указано ранее.
λ
Принятый сигнал промодулирован по величине перемещающейся ДН антенны 1 по закону F(Ωобзt), где Ωобз - угловая скорость перемещения ДН антенны 1; F(θ) - ДН антенны 1
PЛC, и имеет эффективную длительность Tао = ∆θ/Ωобз, где ∆θ - ширина ДН антенны 1 PЛC.
Одновременно с этим сигналом принимается проникающий по боковым (задним) лепесткам ДН антенны 1 прямой сигнал ТВ-трансляции (фиг. 2б), задержанный относительно излучаемого на
td = d/c,
где d - расстояние от транслятора до PЛC - база полуактивной PЛC, который не имеет доплеровского смещения частоты и превышает отраженный сигнал на 70-90 дБ по мощности. Этот сигнал промодулирован боковыми (задними) лепестками ДН антенны 1 PЛC,
осуществляющей обзор по направлению, и является основным помеховым сигналом, затрудняющим наблюдение отраженного.
Смесь этих сигналов, принятая антенной 1 PЛC, действует на выходе приемника 4 на
промежуточной частоте f пр = f 0T − f мг ,
где f 0T - рабочая частота ТВ-трансляции;
fмг - частота местного гетеродина PЛC.
5
BY 6850 C1
Одновременно на выходах приемников 5 и 6 действуют принятые антеннами 2 и 3
прямые сигналы ТВ-трансляции (фиг. 2в), совпадающие с проникающим по боковым лепесткам (фиг. 2б) по времени, когерентные ему, но постоянные по величине, т.к. антенны
2 и 3 неподвижны и постоянно ориентированы на ТВ-транслятор.
С выходов идентичных приемников 4, 5 и 6 указанные сигналы поступают соответственно в фильтры 7, 8 и 9 сигналов изображения, где из комплексного ТВ-сигнала выделяются строчные и кадровые синхроимпульсы (СИ), несущая и яркостный сигнал изображения [3]. При этом в блоке 16 из принятого прямого сигнала ТВ-трансляции формируется
опорное колебание (фиг. 2г) частотой fоп, когерентное колебаниям несущей прямого сигнала, причем амплитуда его постоянна, за исключением моментов времени, соответствующих кадровым синхроимпульсам прямого ТВ-сигнала. В эти моменты амплитуда
опорного колебания модулируется обратно пропорционально амплитуде кадровых СИ. За
счет этого обеспечивается подавление основных помеховых компонентов - кадровых СИ
проникающего по боковым лепесткам ДН антенны 1 сигнала ТВ-трансляции в смесителе
10 (фиг. 2д), а также кадровых СИ прямого ТВ-сигнала в смесителях 11 и 12 компенсационII
ных каналов совместно с преобразованием частоты принятых сигналов на f пр
= f пр − f оп .
В результате на выходе смесителя 10 основного приемного канала на несущей частоте
II
f пр действуют колебания, содержащие [3] следующие спектральные составляющие
(фиг. 3):
несущая сигнала изображения проникающего сигнала (α);
составляющие спектра яркостного сигнала изображения (β), примыкающие к составляющей (α) и воспринимаемые PЛC как амплитудные флуктуации;
несущая сигнала изображения отраженного радиолокационного сигнала (γ), смещенная по частоте на величину Fдц ;
спектральные составляющие строчных синхроимпульсов (δ) проникающего сигнала
на частотах n × 15,635 кГц с примыкающими к ним составляющими яркостного сигнала
изображения;
спектральные составляющие (ε) строчных СИ отраженного радиолокационного сигнала, смещенные на Fдц относительно (δ).
Следует заметить, что на спектральной диаграмме (фиг. 3а) не показаны спектральные
составляющие кадровых СИ сигнала ТВ-трансляции на частотах n×50 Гц относительно
II
f пр
, подавленные в смесителе 10, а также спектральные составляющие кадровых СИ отраженного радиолокационного сигнала ввиду их малости. Заметим также, что показанные
соотношения спектральных составляющих изображены с учетом подавления всех составляющих проникающего ТВ-сигнала за счет электродинамического экрана 25 и поляризационного ослабления вследствие ортогональности поляризации антенны 1 на 25-35 дБ.
Эти сигналы поступают на вход фильтра 13 режекции и предварительной селекции,
АЧХ которого показана на фиг. 3б. При этом обеспечивается эффективное подавление
мешающих составляющих (α), (δ) и (ε), а на выходе фильтра 13 действуют составляющие,
соответствующие диапазону доплеровских частот обнаруживаемых целей: (γ) - несущая
сигнала изображения отраженного сигнала с эффективной шириной 1/Tао и (β) - составляющие спектра яркостного сигнала изображения, проникающего по боковым лепесткам
ДН антенны 1 прямого сигнала ТВ-трансляции.
Одновременно на выходах идентичных фильтров 14 и 15 действуют только сигналы,
представляемые составляющей (β), т.к. антенны 2 и 3 отраженный сигнал не принимают.
Следует подчеркнуть, что эти сигналы на выходах фильтров 13, 14 и 15 взаимно коррелированы, т.к. являются результатом одинаковой обработки одного и того же прямого сигнала ТВ-трансляции.
6
BY 6850 C1
Сигналы эти соответственно поступают на основной и два компенсационных входа
первого автокомпенсатора 17, в котором осуществляется подавление мешающей составляющей (β) (фиг. 3в) компенсационным методом - путем двукратного вычитания выходных сигналов компенсационных каналов (фильтры 14 и 15) из сигнала основного канала
(выход фильтра 13) с автоподстройкой компенсирующих сигналов по амплитуде и фазе
[2, с. 317]. При этом существенно именно двукратное вычитание вследствие специфических корреляционных свойств подавляемых сигналов [4]. Таким образом достигается выделение полезного сигнала - (γ)-несущей сигнала изображения отраженного радиолокациII
онного сигнала с частотой Fдц относительно f пр
.
Выделенный полезный сигнал с выхода автокомпенсатора 17 поступает на вход набора 18 объединенных по входу узкополосных фильтров точной селекции по доплеровской
частоте, которые взаимно расстроены на величину их полосы пропускания ∆fф в диапазоII
II
не доплеровских частот обнаруживаемых целей f пр
+ Fдmin ...f пр
+ Fдmax . При этом количе-
ство фильтров N = (Fдmin − Fдmax ) / ∆f ф , а величина полосы пропускания ∆fф определяет
разрешающую способность PЛC по скорости ∆Vr = λ∆fф/2, причем ∆f фmin = 1 / Tао .
Если на входе PЛC действует отраженный радиолокационный сигнал с доплеровской
частотой Fдц , то такой сигнал несущей изображения отраженного радиолокационного сигнала будет выделен соответствующим фильтром из набора 18, настроенным на частоту
II
f iФ ≅ f пр
+ Fдц , при этом номер фильтра из набора 18, на выходе которого действует сигнал, однозначно соответствует доплеровской частоте и, следовательно, радиальной скорости цели.
Выходы фильтров набора 18 подключены к соответствующим входам оконечного устройства 19 PЛC, где принимается решение о наличии сигнала на выходе какого-либо из
фильтров и установление номера этого фильтра.
Соответствующая часть оконечного устройства 19 включает (фиг. 4):
последовательно соединенные коммутатор 27 на N входов, детектор 28, индикатор 29
"направление - скорость", вход развертки по скорости которого соединен с выходом формирователя 30 развертки по скорости, входом подключенного к выходу блока 31 обзора
по доплеровской частоте, а вход развертки по направлению индикатора 29 соединен с выходом формирователя 32 развертки по направлению, вход которого соединен с выходом
датчика положения антенны 1 PЛC, причем второй (управляющий) вход коммутатора 27
подключен к выходу блока 31 обзора по доплеровской частоте.
В блоке 31 обзора по доплеровской частоте формируется циклически изменяемый параллельный цифровой код, значение которого соответствует номеру фильтра точной селекции из набора 18, подключаемого коммутатором 27 ко входу детектора 28 в данный
момент, благодаря чему выходы этих фильтров последовательно от 1-го до N-го подключаются к сигнальному входу индикатора 29 через детектор 28, т.е. осуществляется обзор
по доплеровской частоте с периодом не более, чем время установления фильтра точной
селекции Tф ≈ 1/∆fф. Синхронно с подключением фильтров, соответствующих различным
доплеровским частотам, осуществляется формирование развертки индикатора блоком 30,
который преобразует в напряжение (ток) развертки действующее значение кода с выхода
блока 31.
Вследствие этого положение сигнальной отметки (амплитудной или яркостной), которая обусловлена сигналом с выхода детектора 28, будет соответствовать доплеровской
частоте цели Fдц и соответственно ее радиальной скорости.
Для отображения координат цели в системе "направление - скорость" может быть использован двумерный яркостный или квазитрехмерный амплитудный индикатор, на тре7
BY 6850 C1
тий вход развертки по направлению которого подается напряжение (ток) развертки по направлению от формирователя 32, преобразующего в напряжение (ток) развертки код углового положения антенны от соответствующего датчика системы управления антенной
PЛC. За счет этого обеспечивается соответствие положения развертки по скорости на экране индикатора положению антенны в пространстве и соответственно направлению на
цель в момент обнаружения.
Для автоматизации принятия решения о наличии цели и согласования по времени работы других узлов и блоков PЛC в оконечное устройство введены (фиг. 4) последовательно соединенные схема 33 пороговая, автоматический обнаружитель 34 и блок 35 управления PЛC, причем сигнальный вход схемы 33 пороговой подключен к выходу детектора 27,
а пороговый вход - соединен с первым выходом блока 35 управления PЛC, со второго выхода которого в устройство управления антенной PЛC поступают команды управления
обзором. При этом второй вход обнаружителя соединен с выходом блока 31 обзора по доплеровской частоте, а третий вход обнаружителя объединен по входу с формирователем
32 развертки по направлению.
Если величина сигнала с выхода фильтра из набора 18, поступающего в ходе обзора
через коммутатор 27 и детектор 28, к пороговой схеме 33 превышает пороговый уровень,
то на выходе схемы 33 формируется сигнал превышения порога, поступающий на вход
обнаружителя 34. При этом в обнаружителе выделяются действующие в момент превышения порога значения кодов доплеровской частоты " Fдц " и направления "θц". Так как за
время радиолокационного контакта с целью Тао в общем случае может иметь место m обзоров по скорости и соответственно формироваться m сигналов превышения порога, то
итоговое решение о наличии цели A *n с доплеровской частотой, соответствующей n-му
фильтру точной селекции, в обнаружителе принимается по критерию "k из m", а также
выделяются значения кода направления " θцнач " и " θцкон ", при которых начинается и завершается радиолокационный контакт с целью, для вычисления уточненного направления
на цель. Выделенные значения кодов " Fдц ", " θцнач ", " θцкон " поступают в цифровой форме в
блок 35 управления PЛC.
Таким образом реализуется обнаружение цели и изменение ее радиальной скорости и
направления.
Функция определения дальности реализуется путем измерения времени запаздывания
сигнала звукового сопровождения, отраженного от цели относительно сигнала звукового
сопровождения, излучаемого ТВ-транслятором и принимаемого одним из компенсационных каналов PЛC. Для выделения отраженного от цели сигнала звукового сопровождения
со входами фильтров 7, 8 и 9 (фиг. 1) сигналов изображения объединены по входу фильтры 20, 21 и 22 сигналов звукового сопровождения соответственно. Их выходы подключены соответственно к основному и двум компенсационным входам второго автокомпенсатора 23. Выход второго автокомпенсатора 23 и один из его компенсационных входов
подключены соответственно к сигнальному (первому) и опорному (второму) входам блока
24 определения дальности, выход которого соединен с N+1-м входом оконечного устройства 19 РЛС, а первый выход оконечного устройства 19 подключен к третьему входу блока 24 определения дальности.
Фильтры 20, 21 и 22 идентичны и, согласно используемым стандартам ТВ-трансляции,
зв
настроены на частоту f пр
= f пр + 6,5 МГц . Они обеспечивают выделение принятого ЧМрадиосигнала звукового сопровождения. При этом, аналогично сигналу изображения
(фиг. 2а), на выходе фильтра 20 основного канала действует ЧМ-радиосигнал звука отразв
женного радиолокационного сигнала длительностью Тао с частотой f пр
+ Fдц совместно с
проникающим по боковым лепесткам ДН антенны 1 прямым ЧМ-радиосигналом звуково8
BY 6850 C1
го сопровождения ТВ-трансляции. Этот проникающий прямой ЧМ-радиосигнал звука является основным помеховым сигналом, затрудняющим наблюдение отраженного. Для подавления этого помехового сигнала выход фильтра 20 подключен к основному входу автокомпенсатора 23, а к его компенсационным входам подключены выходы фильтров 21 и
22, на выходах которых действуют ЧМ-радиосигналы звукового сопровождения прямого
сигнала ТВ-трансляции, принимаемые антеннами 2 и 3 компенсационных каналов. В автокомпенсаторе 23 обеспечивается подавление мешающего сигнала путем двукратного
вычитания и выделение полезного - ЧМ-радиосигнала звука отраженного радиолокационного сигнала. Этот сигнал длительностью Тао действует на выходе автокомпенсатора 23 на
частоте
зв
f пр
+ Fдц − F0II ,
где F0II - частота опорного гетеродина второго автокомпенсатора 23.
В интересах определения дальности до цели измеряется время задержки
ц
t r = (rтц + rц0 − d) / c ЧМ-радиосигнала звука отраженного радиолокационного сигнала,
действующего на выходе автокомпенсатора 23, относительно ЧМ-радиосигнала звука
прямого сигнала ТВ-трансляции, принятого одним из компенсационных каналов и действующего на выходе фильтра 22 (фиг. 1). Эта операция осуществляется в блоке 24 определения дальности.
Блок определения дальности (фиг. 5) содержит последовательно соединенные блок 36
коррекции доплеровской частоты, смеситель 37, линию задержки 38 с М-отводами, подключенными к M соответствующим опорным входам набора 39 из M корреляторов, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора 40, детектор 41 и индикатор 42, причем второй вход смесителя 37 подключен к выходу фильтра 22 и является
вторым входом блока 24, а сигнальный вход набора корреляторов соединен с выходом
второго автокомпенсатора 23, а управляющий вход коммутатора 40 и вход развертки по
времени запаздывания индикатора 42 объединены и подключены к выходу блока 43 обзора по времени запаздывания, при этом блок 36 коррекции доплеровской частоты содержит
два входа, соединенных соответственно с выходом блока 31 управления обзором по доплеровской частоте и схемы 33 пороговой, которые входят в состав оконечного устройства
19 PЛC, и эти соединения составляют связь с первого выхода устройства оконечного 19 на
третий вход блока 24 определения дальности (фиг. 1).
Блок 36 коррекции доплеровской частоты обеспечивает:
выделение действующего кода доплеровской частоты " Fдц " в момент превышения порога в схеме 33 пороговой, т.е. кода доплеровской частоты цели, обнаруженной в соответствующем угловом направлении в процессе обзора по доплеровской частоте, и его запоF
обзора по доплеровской частоте;
минание на время не менее периода Tобз
формирование сигнала коррекции доплеровской частоты длительностью не менее
F
Tобз
и частотой Fx - Fдц в соответствии с выделенным и запомненным значением кода
" Fдц ", который поступает на вход смесителя 37, где перемножается с принятым прямым
зв
от блока 22.
ЧМ-радиосигналом звукового сопровождения ТВ-трансляции с частотой f пр
зв
В результате на выходе смесителя 37 опорный сигнал от блока 22 с частотой f пр
преобра-
(
)
зв
зв
зуется на частоту f пр
− Fх − Fдц = f пр
− Fх + Fдц и, кроме того, стробируется сигналом коррекции доплеровской частоты, что обеспечивает работу блока 24 только при обнаружении
цели по доплеровской частоте. Выходной сигнал смесителя 37 поступает в М-отводную
линию 38 задержки. При этом временной интервал между отводами соответствует потенциально достижимой разрешающей способности по времени запаздывания с использова-
9
BY 6850 C1
=
нием ЧМ-сигнала звукового сопровождения: ∆t min
r
дов составляет M =
t max
− t min
r
r
∆t min
r
1
max
∆f зв
≈ 6,7 мкс , а количество отво-
= ( t max
− t min
r
r ) ∆f зв .
Таким образом обеспечивается формирование M взаимно расстроенных по времени
опорных сигналов для набора 39 из M корреляторов, перекрывающих весь диапазон дальности, причем временная структура каждого опорного сигнала соответствует временной
структуре принимаемого - ЧМ-радиосигнала звукового сопровождения, отраженного от
цели. На объединенный сигнальный вход M корреляторов с выхода второго автокомпенсатора 23 поступает отраженный от цели выделенный полезный ЧМ-радиосигнал звуковозв
го сопровождения с частотой f пр
− F0II + Fдц , где F0II - частота опорного колебания второго
автокомпенсатора. В процессе перемножения с соответствующим ему по времени задержки опорным в соответствующем корреляторе этот сигнал, во-первых, преобразуется по
зв
зв
+ Fдц − F0II − (f пр
+ Fдц − Fx ) = Fx − F0II , а во-вторых, демодулируется, т.е. сжичастоте на f пр
мается по спектру, а затем накапливается в узкополосном фильтре соответствующего коррелятора, настроенном на частоту Fx − F0II .
Следует заметить, что при рассовмещении по времени опорного ЧМ-сигнала и входного в перемножителе коррелятора не достигается эффективной демодуляции и спектр
выходного сигнала перемножителя не сжимается и поэтому не накапливается в узкополосном фильтре коррелятора, полоса пропускания которого выбирается равной или менее
разрешающей способности по доплеровской частоте, определяемой полосой пропускания
фильтра из набора 18 (∆fф = ∆Fд).
При этом номер коррелятора, на выходе которого формируется наибольший по величине отклик, при описанной обработке ЧМ-радиосигнала звука, отраженного от цели,
отождествляется с номером элемента разрешения по времени запаздывания, в котором находится цель. Естественно, что задержка по времени l-го опорного сигнала (l = 1,2,...,M)
этого коррелятора из набора 39, обеспечиваемая линией 38 задержки, при этом равна времени запаздывания t цr = (rтц + rц0 − d ) / с .
Для установления этого соответствия осуществляется последовательное подключение
выходов корреляторов набора 39 через коммутатор 40 и детектор 41 к сигнальному входу
индикатора 42, вход развертки которого объединен с управляющим входом коммутатора
40 и подключен к выходу блока 43 обзора по времени запаздывания. На выходе блока 43
формируется циклически изменяемый цифровой код, значение которого соответствует
номеру коррелятора из набора 39, подключаемого на выход коммутатора 40, и, будучи
преобразованным в напряжение (ток) развертки по времени запаздывания, обеспечивает
соответствие положения сигнальной отметки на развертке индикатора 42 по времени запаздывания и соответственно по относительной дальности цели: rц = rтц + rц0 − d .
Для автоматизации процесса измерения времени запаздывания t цr отраженного сигнала и обеспечения определения дальности до цели путем пересчета времени запаздывания
в дальность с учетом пространственного положения цели относительно базы "PЛC - ТВтранслятор" в блоке 24 также содержатся объединенные по сигнальному входу схема 44
пороговая и каскад 45 стробирования, причем выход схемы 44 пороговой подключен к
управляющему входу каскада 45 стробирования, а их объединенные сигнальные входы
соединены с выходом детектора 41, при этом пороговый вход схемы 44 подключен к выходу блока 35 управления PЛC и это соединение входит в связь от устройства 19 оконечного на третий вход блока 24 (фиг. 1). Выход схемы 44 пороговой также соединен с
управляющим входом блока 46 стробирования кода времени запаздывания t цr , причем
10
BY 6850 C1
выходы каскада 45 стробирования сигнала и блока 46 стробирования кода t цr соединены с
соответствующими входами блока 35 управления PЛC (фиг. 4) и образуют связь с первого
выхода блока 24 на (N + 1)-й вход устройства 19 оконечного (фиг. 1), а сигнальный вход
блока 46 стробирования кода времени запаздывания подключен к выходу блока 43 обзора
по времени запаздывания.
При этом в момент подключения на выход коммутатора 40 того коррелятора, опорный
сигнал которого соответствует времени запаздывания " t цr " отраженного от цели сигнала,
его выходной сигнал через детектор 41 поступает на сигнальный вход схемы пороговой.
Под действием этого сигнала, превышающего порог обнаружения, формируется сигнал
превышения порога в виде логической "1", который, во-первых, стробирует значение действующего в данный момент кода " t r " времени запаздывания, что обеспечивается в блоке
46, и, во-вторых, выделяет соответствующее значение продетектированного выходного
сигнала Al коррелятора в блоке 45. Эти отстробированные сигналы поступают в блок 35
управления PЛC, во-первых, для обеспечения формирования взвешенной оценки времени
запаздывания:
∑ A lk t цrl
~ц
tr = l
,
k = 1, 2,
∑ A lk
l
~
а во-вторых - для пересчета времени запаздывания trц ⋅ c в расстояние "цель - PЛC" с учетом ее пространственного положения относительно базы
~
( c tr ц + d ) 2 − d 2
~r =
,
ц
~
2[c trц + d (1 − cos(θ ц − θ 0 )) ]
где d = rт0 - база - расстояние от транслятора до PЛC;
θ0 - азимут ТВ-транслятора;
θц - азимут цели относительно РЛС.
Таким образом осуществляется функция определения дальности.
Следует подчеркнуть, что точность измерения времени запаздывания и соответственно определения дальности существенно зависит от ширины спектра ЧМ-сигнала звукового сопровождения. Эффективное ее значение составляет 30-50 кГц, т.е. существенно
max
= 150 кГц , что определяет необходимость формирования взвешенной оценменьше ∆f зв
~ц
ки tr с использованием значений Al - амплитуд выходных сигналов смежных корреляторов, которые превышают порог обнаружения. Однако, даже с учетом этого, разрешающая
способность РЛС по времени запаздывания и точность определения дальности оказываются недостаточными, и в паузах звукового сопровождения (при ∆fзв → 0) эта функция
РЛС не выполняется вовсе. Поэтому в РЛС введены также последовательно соединенные
третий автокомпенсатор 25 и блок 26 точной дальности, основной и два компенсационных
входа автокомпенсатора 25 подключены соответственно к выходам смесителя 10 основного приемного канала РЛС и смесителей 11 и 12 компенсационных каналов, при этом второй вход блока 26 точной дальности объединен с одним из компенсационных входов автокомпенсатора 25, а третий вход блока 26 точной дальности подключен ко второму
выходу блока 24 определения дальности.
При этом достигается использование яркостного сигнала изображения ТВ-трансляции,
отраженного от цели, в интересах определения дальности. Этот сигнал [3] имеет максимальную ширину спектра до единиц МГц, причем эффективная ширина спектра составляет 0,5-1 МГц, которая соответствует разрешающей способности по дальности ∆r до величины 150-300 метров, что превосходит соответствующие характеристики при использовании ЧМ-сигнала звукового сопровождения. При этом сигнал изображения, отраженный от
11
BY 6850 C1
цели, принятый антенной 1, выделяется фильтром 7 сигнала изображения, эффективная
полоса пропускания которого выбирается согласованной с эффективной шириной спектра
яркостного сигнала, и поступает на сигнальный вход автокомпенсатора через смеситель
II
10, где он преобразуется на частоту f пр
. Одновременно с этим полезным сигналом часто-
II
той f пр
+ Fдц и задержкой t цro = (rтц + rц0 ) / с действует проникающий по боковым (задним)
II
и задержкой td = d/c отлепесткам антенны 1 прямой сигнал ТВ-трансляции частотой f пр
носительно излучаемого ТВ-транслятором. Этот проникающий сигнал является основным
помеховым сигналом, затрудняющим наблюдение отраженного. Следует отметить, что в
смесителе 10, а также 11 и 12, производится подавление временным методом основной его
компоненты - кадровых СИ. Одновременно с этими сигналами, поступающими на основной вход автокомпенсатора 25, на его компенсационные входы поступают с выходов смесителей 11 и 12 компенсационные сигналы - прямые сигналы ТВ-изображения, совпадающие с проникающим по времени и частоте.
В автокомпенсаторе 25 осуществляется двукратное вычитание из проникающего компенсационных сигналов при их автоподстройке по амплитуде и фазе [2, с. 317], обеспечивая эффективное подавление этого мешающего сигнала. При этом также в автокомпенсаторе происходит преобразование частоты выделяемого сигнала в общем случае на
II
f пр
− FoIII , где FoIII - опорная частота третьего автокомпенсатора 25.
Таким образом, на сигнальном входе блока 26 точной дальности действует отраженII
ный от цели яркостный сигнал изображения частотой f пр
− FoIII + Fдц , а на втором, опорном, входе блока 26 - принятый от ТВ-транслятора яркостный сигнал изображения часII
тотой f пр
, причем задержка входного сигнала относительно опорного составляет
(rтц + rц0 − d) / c = t цr . Измерение этой величины с использованием яркостного сигнала изображения осуществляется в блоке 26 точной дальности.
Блок 26 точной дальности (фиг. 6) строится аналогично блоку 24 и содержит последовательно соединенные смеситель 47, линию 48 задержки L-отводную, набор 49 корреляторов, коммутатор 50, детектор 51, схему 52 пороговую, блок 53 стробирования кода точного времени запаздывания " t rточ ", причем первый (сигнальный) вход смесителя 47
объединен с одним из компенсационных входов автокомпенсатора 25, а второй (опорный)
вход подключен к выходу блока 36 коррекции доплеровской частоты и составляет связь
от блока 24 определения дальности к блоку 26 точной дальности (фиг. 2), а каждый из Lотводов линии 48 задержки подключен к соответствующему опорному входу набора корреляторов, объединенный сигнальный вход которых подключен к выходу третьего автокомпенсатора 25, a L выходов набора корреляторов подключены к соответствующим входам коммутатора 50, при этом второй сигнальный вход блока 53 стробирования кода
точного времени запаздывания объединен со вторым управляющим входом коммутатора
50 и подключен к выходу блока 54 обзора по времени запаздывания точно, а второй (пороговый) вход схемы 52 пороговой объединен с пороговым входом схемы 44 пороговой
(фиг. 4) и составляет связь от блока 24 определения дальности на блок 26 точной дальности (фиг. 1), также выход схемы 52 пороговой подключен к управляющему входу каскада
55 стробирования, сигнальный вход которого подключен к выходу детектора 51, а выход
совместно с выходом блока 53 подключен к соответствующим входам блока 35 управления РЛС, что образует связь от блока 26 точной дальности на (N + 2)-й вход устройства 19
оконечного (фиг. 1).
Теперь сигнал коррекции доплеровской частоты, формируемый блоком 36, частотой
Fx − Fдц поступает и на вход смесителя 47, где, во-первых, обеспечивает стробирование
блока 26 и его использование только в случае обнаружения сигнала по доплеровской час12
BY 6850 C1
тоте, во-вторых - преобразование опорного сигнала, поступающего на второй вход блока
II
− Fx + Fдц . Этот опорный сигнал, сформированный из принятого на одну из
на частоту f пр
компенсационных антенн прямого яркостного сигнала ТВ-трансляции, поступает на вход
L-отводной линии задержки. С L выходов этой линии снимаются опорные сигналы, взаимно расстроенные по времени на величину ∆tr - потенциально достижимую разрешающую способность по времени запаздывания, а их количество составляет Тстр/∆tr, где
Tстр = 64 мкс - период следования строк ТВ-изображения. Эти выходные сигналы Lотводной линии задержки 38 образуют набор опорных сигналов для корреляторов набора
39.
На объединенный сигнальный вход набора 39 корреляторов поступает отраженный от
цели яркостный сигнал изображения с выхода блока 25. В каждом из корреляторов этот АМII
II
II
сигнал частотой f пр
+ Fдц − F0III преобразуется на частоту f пр
+ Fдц − FoIII − f пр
− Fдц + Fx = Fx − F0III
и накапливается в узкополосном фильтре коррелятора, настроенном на частоту Fx − F0III . При
этом наибольшую из всех величину будет иметь сигнал на выходе того коррелятора,
опорный сигнал которого наиболее совпадает по временному положению с входным сигналом набора корреляторов. Поскольку корреляторы набора 49 идентичны и различаются
известным временем задержки опорного сигнала, то номер коррелятора с максимальным
выходным сигналом может быть отождествлен с временем задержки отраженного сигнала. Эта задача решается коммутатором 50 с детектором 51 и схемой 52 пороговой, и блоком 54 формирования кода точного времени запаздывания " t rточ " с блоком 53 стробирования. Блок 54 формирует циклически изменяемый цифровой параллельный код, количество
значений которого соответствует количеству корреляторов в наборе 49, а коммутатор 50
обеспечивает поочередное подключение ко входу детектора того коррелятора, значение
кода которого формируется в данный момент. Продетектированные сигналы с выхода детектора 51 поступают на сигнальный вход схемы 52 пороговой. Когда к выходу коммутатора подключен коррелятор, опорный сигнал которого совпадает по времени запаздывания с отраженным от цели, то выходной сигнал детектора 51 превышает пороговый
уровень и на выходе схемы 52 формируется сигнал превышения порога в виде логической
"1", который стробирует действующее в этот момент значение кода точной дальности в
блоке 53. В случае если эффективное значение ширины спектра сигнала изображения в
этот момент невелико и реализуемая разрешающая способность по времени запаздывания
в 2...3 раза превышает потенциально достижимую, то сигнал превышения порога может
сформироваться при воздействии выходных сигналов от 2...3 смежных корреляторов. Для
формирования уточненной взвешенной оценки времени запаздывания отраженного сигнала
∑ B kj t цrj
~ точ
j
tr =
,
k = 1, 2,
k
B
∑ j
j
обеспечивается выделение соответствующих значений Вj выходных сигналов корреляторов. Эта операция осуществляется каскадом 55 стробирования, на сигнальный вход которого поступают продетектированные колебания с выходов корреляторов Bj, а на управляющий вход - стробирующий сигнал превышения порога с выхода схемы 52. Отметим,
что операции стробирования кода точной дальности " t rточ " и выходных сигналов корреляторов выполняются синхронно, что обеспечивает их взаимно однозначное соответствие.
Выходные сигналы блока 53 стробирования и каскада 55 стробирования поступают на соответствующие входы блока 35 управления PЛC, где и осуществляются необходимые вычислительные операции.
13
BY 6850 C1
Следует также обратить внимание, что существенное влияние на работу PЛC оказывает межстрочная повторяемость яркостных сигналов изображения. Следствием этого является неоднозначность точного измерения времени запаздывания: например, измеренное
~
значение времени запаздывания trточ = D мкс соответствует ряду гипотез
~ точ
i = 1, 2,…
tr = D мкс + i × 64 мкс ,
С учетом этого объединение результатов определения дальности при совместном использовании блоков 24 и 26 осуществляется следующим образом:
рассчитывается взвешенная оценка времени запаздывания по результатам измерений
времени запаздывания с использованием блока 24
∑ A lk t цrl
~ц
tr = l
;
∑ A lk
l
рассчитываются взвешенные оценки гипотез точного времени запаздывания по ре~
зультатам измерения trточ с использованием блока 26
~ точ
tri =
∑ Bkj t rjточ
j
∑ B kj
+ i × 64 мкс ;
j
~
выполняется отбор наиболее правдоподобной гипотезы " trцточ " по критерию
~
~
~
~
"Если triточ − trц ≤ ∆t r , то trцточ = triточ ",
определяется дальность до цели с учетом ее положения относительно базы, например,
при круговом обзоре
~
( с t rцточ + d ) 2 − d 2
~r =
,
ц
~
~
2 c t rцточ + d (1 − cos( θ ц − θ 0 ))
~
нач
причем θц = (θкон
ц + θ ц ) / 2 - азимут цели.
Перечисленные операции выполняются цифровыми вычислительными методами в
блоке 35 управления РЛС (фиг. 4), для чего необходимые величины или их цифровые коды соответствующих измеренных значений поступают на соответствующие его входы от
обнаружителя 34 (" θцнач ", " θцкон ", " Fдц "), от блоков 45 и 46 (" A l ", " t цrl "), блоков 53 и 55
[
]
(" B j ", " t rjточ ").
Заметим также, что если скорость обзора по направлению Ωобз велика и время радиолокационного контакта Тао недостаточно для выполнения операций измерения времени
запаздывания, то контакт может быть продлен выдачей соответствующего сигнала на устройство управления антенной со второго выхода блока 35 при обнаружении цели по доплеровской частоте.
Описание заявляемого объекта поясняется следующими фигурами чертежей:
фиг. 1 - Блок-схема заявляемого объекта;
фиг. 2 - Временные диаграммы, поясняющие работу приемных каналов;
фиг. 3 - Спектральные диаграммы, поясняющие работу приемных каналов;
фиг. 4 - Блок-схема оконечного устройства PЛC;
фиг. 5 - Блок-схема блока определения дальности PЛC;
фиг. 6 - Блок-схема блока точной дальности PЛC;
фиг. 7 - Функциональная схема блока формирования опорного сигнала;
фиг. 8 - Вариант конкретного выполнения модулятора;
14
BY 6850 C1
фиг. 9 - Функциональная схема автокомпенсатора;
фиг. 10 - Блок-схема автоматического обнаружителя;
фиг. 11 - Функциональная схема блока коррекции доплеровской частоты.
Антенны 1, 2, 3, приемники 4, 5, 6 (содержащие усилитель высокой частоты диапазона
MB или ДМВ, смеситель-преобразователь частоты на f пр = f 0T − f мг и предварительный
усилитель промежуточной частоты), а также смесители 10, 11, 12 и фильтры сигналов
изображения достаточно известны, вполне описаны в научно-технической литературе и
широко используются в ТВ и радиолокационной технике.
Блок 16 формирования опорного сигнала (фиг. 7) содержит:
схему 56 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), формирующего опорный сигнал
смесителей 10, 11 и 12, совпадающей с несущей яркостного сигнала ТВ-трансляции с точностью до фазы;
блок 57 выделения кадровых синхроимпульсов и модулятор 58.
Схема ФАПЧ вполне известна и широко применяется в радиотехнических устройствах, может быть реализована на базе устройства ФАПЧ в интегральном исполнении
564ГГ1 [5], формирующей опорное колебание для смесителей 10, 11, 12. Блок 57 выделения кадровых СИ из комплексного ТВ-сигнала строится аналогично соответствующим
узлам ТВ-приемников [3]. Модулятор 58 обеспечивает модуляцию опорного сигнала с выхода схемы ФАПЧ по амплитуде обратно пропорционально выделенным кадровым СИ с
выхода блока 57.
Эта операция может быть реализована, например, при использовании схемы, показанной на фиг. 8, выполненной на базе операционного усилителя в интегральном исполнении
[6]. Здесь коэффициент передачи каскада Кмод на частоте fоп определяется соотношением
R ос
K мод =
. Напряжение огибающей кадрового СИ, воздействуя на затвор полевого
R VT + R н
транзистора VT, изменяет его сопротивление и соответственно коэффициент передачи
Кмод.
Фильтры 13, 14, 15 образуются последовательным соединением режекторного
II
фильтра, настроенного на частоту f пр
, и полосового с полосой пропускания
II
II
f пр
+ Fдmin ...f пр
+ Fдmax , которые достаточно полно описаны в научно-технической литературе [7, 8, 9]. Фильтры 20, 21, 22 также известны и широко применяются в ТВ-технике [3]
в различных вариациях.
Автокомпенсаторы 17, 23, 25 (фиг. 9) выполняются на основе известной схемы [2,
рис. 15, 12], но их компенсационные входы подключаются к соответствующим точкам
компенсационных приемных каналов, подключенных к идентичным и одинаково направленным на наземный ТВ-транслятор антеннам 2 и 3.
При этом основной вход первого автокомпенсатора 17 подключен к фильтру 13 режекции и предварительной селекции основного приемного канала, основной вход второго
автокомпенсатора 23 - к фильтру 20 звукового сопровождения основного приемного канала, основной вход третьего автокомпенсатора 25 - к выходу смесителя 10 основного приемного канала. Заметим, что входной смеситель 59, основной вход которого является сигнальным входом автокомпенсатора, осуществляет преобразование входного сигнала по
II
зв
частоте на величину f пр − f оп − F0I = f пр
− F0I для первого автокомпенсатора 17, f пр
− F0II II
− F0III - для третьего автокомпенсатора 25, где F0I ,
для второго автокомпенсатора 23, f пр
F0II , F0III - частоты колебаний опорных гетеродинов этих автокомпенсаторов, которые в
общем случае могут быть различными. При этом выходной сигнал автокомпенсатора будет иметь указанную частоту, а для обеспечения равенства частоты сигнала на входе и
15
BY 6850 C1
выходе (*) автокомпенсатора может быть использовано обратное преобразование частоты
в смесителе 67 выходном, гетеродинный вход которого объединяется с гетеродинным
входом смесителя 59 входного.
Перемножители 60, 62, 64, 66, смесители 59, 67 могут быть выполнены на основе аналогового перемножителя 174 ПС1 в интегральном исполнении [6, с. 139]. Интеграторы 61
и 65 представляют собой узкополосные радиофильтры, настроенные на частоту опорного
генератора соответствующего автокомпенсатора, которые реализуются известными методами в аналоговом [7, с. 90-91] или цифровом [8] виде.
Объединенные по входу узкополосные фильтры точной селекции набора 18 и другие
узкополосные фильтры из наборов корреляторов 39 и 49 реализуются аналогично по тем
же правилам теми же способами.
Элементы оконечного устройства 19 PЛC (фиг. 4) также могут быть реализованы известными способами при использовании известных устройств и узлов:
коммутатор 27, управляемый параллельным цифровым кодом, может быть выполнен с
использованием наборов ключей 561 КТЗ [5], управляющие входы которых подключаются к соответствующим выходам дешифратора, преобразующего параллельный цифровой
код в позиционный (например, 561ИД1);
детектор 28 (а также 41, 51) - известный амплитудный детектор [7, с. 96];
индикатор 29 - известный двумерный индикатор с растровой или радиально-круговой
разверткой и яркостной индикацией по сигнальному входу;
формирователи 30 и 32 развертки по скорости и направлению представляют собой
преобразователи цифрового параллельного кода в напряжение (ток) и содержат последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь [7, с. 70] и преобразователь
"напряжение - ток" [9], аналогично организуется и развертка по времени запаздывания в
индикаторе 42;
блок 31 обзора по доплеровской частоте обеспечивает формирование циклически изменяющегося параллельного цифрового кода, число разрядов которого обеспечивает число значений этого кода не менее, чем число элементов разрешения по доплеровской часF
тоте (число фильтров в наборе 18), причем период повторения кода Tобз
≤ 1 / ∆f ф ;
схема 33 пороговая может быть построена на основе соответствующего узла в интегральном исполнении (например, 597 СА2) [6] с фиксированным или адаптивно формируемым в блоке 35 порогом.
Автоматический обнаружитель 34, как следует из "Описания", должен выполнять следующие функции:
выделение (стробирование) значений кодов доплеровской частоты " Fдц " и направления на цель " θцн " и " θцк ", соответствующих доплеровской частоте обнаруженной цели и
угловым положениям антенны в начале и конце радиолокационного контакта;
принятие решения о наличии цели за время радиолокационного контакта по критерию
"k из m".
Пример выполнения такого блока при m = 3 показан на фиг. 10, где сигнал превышения порога от схемы 33 пороговой поступает на последовательно соединенные сдвиговые
регистры RG1 и RG2, управляемые кодом обзора по доплеровской частоте от блока 31,
причем каждая процедура сдвига соответствует изменению значения кода "Fц", а количество позиций сдвига в каждом регистре равно N - количеству элементов разрешения по
доплеровской частоте. Если сигналы превышения порога формируются схемой 33 в двух
соседних периодах обзора по доплеровской частоте (первом и втором) в одном и том же
элементе разрешения, то они совпадают по времени на входе схемы "И" (&1) и обеспечивают стробирование соответствующего значения кода " Fдц " в блоке схем "И" (&3), а также
стробирование в блоке схем "И" (&4) значения кода направления на цель " θцн ", соответст16
BY 6850 C1
вующего началу радиолокационного контакта при обзоре по направлению. Соответственно сигнал обнаружения, соответствующий окончанию радиолокационного контакта, формируется схемой "И" (&2), а стробирование соответствующего значения кода направления
" θцк " осуществляется в блоке схем "И" (&5). Заметим, что сдвиговые регистры, схемы "И" известные и широко применяемые в электронике схемы [5], а блоки &3, &4, &5 представляют собой наборы схем "И", в которых выполняется стробирование каждого из разрядов
параллельного цифрового кода. Аналогично могут быть реализованы и другие критерии
принятия решения A *n о наличии цели с доплеровской частотой Fдц = n∆Fд .
Элементы и узлы блока 24 определения дальности также выполняются на основе известных технических решений:
смеситель 37 реализуется аналогично другим смесителям - преобразователям частоты,
применяемым в PЛC по известным правилам;
линия 38 задержки M-отводная может быть выполнена из М-1 последовательно соединенных известных линий задержки [10] с отводами от каждого соединения, причем
интервал между отводами выбирается равным потенциальной разрешающей способности
по времени ЧМ-радиосигнала звукового сопровождения ∆t зв
r = 1 / ∆f зв ;
набор 39 корреляторов состоит из объединенных по сигнальному входу перемножителей [6], соединенных с соответствующими узкополосными фильтрами [7, 9], причем вторые входы перемножителей соединены с соответствующими отводами линии 38, а выходы фильтров подключены ко входам коммутатора 40, аналогичного коммутатору 27;
детектор 41, схема 44 пороговая, индикатор 42, каскад 45 стробирования, блок 46
стробирования кода и блок 43 обзора по времени запаздывания аналогичны описанным
ранее и выполняются на основе известных узлов по известным правилам, при этом каскад
45 стробирования - аналоговый ключ, управляемый сигналами логического уровня (например, 561 КТЗ [5, 7]), а блок 43, аналогично блоку 31, обеспечивает формирование циклически изменяемого параллельного цифрового кода и содержит задающий генератор и
счетчик с соответствующим числом разрядов, работа задающего генератора может быть
как синхронизирована с блоком 31, так и нет, в любом случае период обзора по времени
запаздывания целесообразно выбирать меньше, чем период обзора по доплеровской часtr
F
< Tобз
.
тоте Tобз
Аналогично выполняются узлы, входящие в состав блока 26 точной дальности: смеситель 47, линия 48 задержки L-отводная, набор 49 корреляторов, коммутатор 50, детектор
точ
" (аналог блоков схем "И" &3,
51, схема 52 пороговая, блок 46 стробирования кода " t rц
&4, &5), блок 54 формирования циклически изменяемого кода точной дальности " t rточ ",
при этом число отводов L линии 48 задержки выбирается равным количеству элементов
разрешения при использовании яркостного сигнала изображения в пределах одной строки
Тстр = 64 мкс ТВ-трансляции L = 64 мкс / ∆t rярк = 64 мкс ⋅ ∆f ярк , где ∆fярк - эффективная ширина спектра яркостного сигнала изображения, а циклический код " t rточ ", формируемый
блоком 54, принимает минимум L значений и должен содержать соответствующее число
разрядов, причем формирование этого кода может быть как синхронизировано с кодом "tr"
блока 43, так и нет.
Блок 35 управления PЛC:
выполняет документирование результатов радиолокационного наблюдения, их хранение и передачу на пункт сбора радиолокационной информации;
выполняет расчеты по уточнению координат обнаруженных целей по направлению и
дальности
~
θц = (θцн + θцк ) / 2 ;
17
BY 6850 C1
~ц
tr =
∑ A lk t цrl
l
(k = 1, 2);
∑ A lk
l
~ точ
tri =
∑ Bkj t rjточ
j
∑ B kj
+ i × 64 мкс
(k = 1, 2);
j
~
( c t rцточ + d ) 2 − d 2
,
~
~
2 c t rцточ + d (1 − cos( θ ц − θ 0 ))
осуществляя также отбор наиболее правдоподобной гипотезы о точном времени задержки
отраженного сигнала
~
~
~
"Если t riточ − trц ≤ ∆t r ⇒ trцточ = triточ ";
~r =
ц
[
]
при необходимости формирует команды управления скоростью обзора на систему
управления антенной;
формирует адаптивный порог обнаружения для пороговых схем 33, 44, 52.
Все эти вычислительные операции могут быть реализованы на базе микропроцессорных комплектов известными методами [11], а также при использовании спецвычислителя
или персонального компьютера с достаточным быстродействием и производительностью.
Для обеспечения этих процедур необходимые значения кодов и величин поступают на
соответствующие входы блока 35 от блоков 34, 45, 46, 53, 55.
Блок 36 коррекции доплеровской частоты обеспечивает формирование опорного сигнала смесителей 37 и 47 так, чтобы исключить влияние радиальной скорости обнаруженной цели на работу корреляторов из наборов 39 и 49, взаимно расстроенных по дальности.
Блок 36 (фиг. 11) содержит последовательно соединенные блок 59 схем "И" (&1), блок 60
триггеров, синтезатор 61 частот, ключ 62 управляемый, причем управляющий вход ключа
62 подключен к выходу формирователя 63 управляющего импульса, вход которого объединен со вторым входом блока 59 и подключен к выходу схемы 33 пороговой, а первый
вход блока 59 соединен с выходом блока 31 обзора по доплеровской частоте, при этом
управляющий вход блока 60 триггеров подключен к выходу формирователя 63.
При формировании сигнала превышения порога схемой 33, что соответствует первому
обнаружению цели по доплеровской частоте за время радиолокационного контакта, в блоке 59 стробируется соответствующее значение кода доплеровской частоты " Fдц ", которое
запоминается в параллельном коде блоком 60 триггеров, одновременно с этим запускается
формирователь 63, формирующий импульс, разрешающий эту операцию, длительность
которого определяется временем накопления сигнала в фильтрах корреляторов (39 и 40).
Записанный в блок триггеров код доплеровской частоты цели " Fдц " поступает в синтезатор 61 частот, где под его воздействием формируется колебание коррекции доплеровской
частоты частотой Fx − Fдц , поступающее на выход блока через ключ 62, открытый выходным импульсом формирователя 63. Триггеры блока 60 обнуляются спадом этого импульса
и одновременно закрывается ключ 62. Блоки 59, 60, 63, 62 выполняются на основе микросхем соответствующего назначения [5, 6], аналогично ранее описанным элементам, выполняющим аналогичные функции, а синтезатор 60 частот строится из известных узлов по
известным правилам [12].
18
BY 6850 C1
Источники информации:
1. Черняк B.C., Заславский Л.П., Осипов Л.В. Многопозиционные радиолокационные
станции и системы. // Зарубежная радиоэлектроника. - 1987. - № 1.
2. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Ч. 1. / Под ред. А.Е. Охрименко. М.: Воениздат, 1983.
3. Кирилло Л.Р., Бродский И.А. Телевидение. - Мн.: Выш. школа, 1983.
4. Охрименко А.Е. и др. Автокомпенсация прямого сигнала в активной бистатической
РЛС // Радиотехника и электроника. - Вып. 23. - Mн.: БГУИР. - С. 21-30.
5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - Челябинск: Металлургия, 1988.
6. Булычев А.П., Галкин В.И., Прохоренко В.А. Аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. - Мн.: Беларусь, 1983.
7. Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - M.: Радио и
связь, 1988.
8. Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах: Справочное пособие / Под ред. Б.Ф. Высоцкого. - M.: Радио и связь, 1984.
9. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. T. 1. - Пер. с англ. / Под ред. М.В. Гальперина. - M.: Мир, 1983.
10. Линии задержки и дроссели высокочастотные: Справочник. НИИ МЭП СССР,
1969.
11. Микропроцессоры. В 3 кн. Учебное пособие для техн. ВУЗов / Под ред. Л.Н. Преснухина. - Mн.: Выш. школа, 1987.
12. Никольский И.Н. Устройства формирования сигналов и синтезаторы частот систем
радиосвязи. - Л.: BKAC им. C.M. Буденного, 1981.
Фиг. 2
19
BY 6850 C1
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
20
BY 6850 C1
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
21
BY 6850 C1
Фиг. 10
Фиг. 11
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
744 Кб
Теги
by6850, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа