RU2096806C1

RU2096806C1 - Radar

Info

Publication number: RU2096806C1
Application number: RU9595118610A
Authority: RU
Inventors: Александр Абрамович Часовской
Original assignee: Александр Абрамович Часовской
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: radar equipment. SUBSTANCE: processing unit has saw-tooth voltage generator with ascending saw teeth, saw-tooth voltage generator with descending saw teeth, indicator with two joined beams and unit which measures distance and direction. First and second outputs of phase control unit are connected for reciprocal beam movement as follows: through first input of processing unit, through saw-tooth voltage generator with ascending saw teeth to first input of indicator with two joined beams and through second input of processing unit, through saw-tooth voltage generator with descending saw teeth to second input of indicator which has third input which is connected through third input of processing unit to output of distance stopper. In addition output of said indicator is connected to input of unit which measures distance and direction. EFFECT: increased functional capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах поиска и многоцелевого сопровождения воздушных объектов. The invention relates to the field of radar and can be used in search systems and multi-purpose tracking of airborne objects.

Известен радиолокатор, описанный в справочнике по радиоэлектронике под ред. В. М. Захарова, т. 1, 1979, с. 46. Он состоит из импульсного передатчика, фазированной антенной решетки, приемника, блока фазирования, блока управления фазированием, преобразователя дальности. В нем после каждой остановки луча фазированной антенной решетки осуществляется излучение импульса. Однако устройство имеет большое время обзора из-за необходимости остановки луча в каждом из направлений. Known radar described in the reference book on electronics under the editorship of V.M. Zakharova, v. 1, 1979, p. 46. It consists of a pulse transmitter, phased array antenna, receiver, phasing unit, phasing control unit, range converter. In it, after each stop of the beam of the phased antenna array, a pulse is emitted. However, the device has a long viewing time due to the need to stop the beam in each direction.

Известен радиолокатор, выполненный в виде устройства определения высоты, описанный в патенте N 2002277, автор А.А. Часовской, 1993, 39, 40. Known radar, made in the form of a device for determining the height described in patent N 2002277, author A.A. Chasovskoy, 1993, 39, 40.

Он состоит из формирователя импульсов, блока управления фазированием при возвратно-поступательном перемещении луча, элемента ИЛИ, блока фазирования, импульсного передатчика, фазированной антенной решетки, линзовой приемной антенны, приемника, ограничителя по длительности блока обработки. It consists of a pulse shaper, a phasing control unit for reciprocating beam movement, an OR element, a phasing unit, a pulse transmitter, a phased array antenna, a lens receiving antenna, a receiver, and a duration limiter for the processing unit.

Принцип работы его заключается в следующем. The principle of its operation is as follows.

Формирователь импульсов формирует управляющие импульсы блоку управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча, который выдает команды на перемещение луча в прямом и обратном направлении, с остановками в конце перемещения на время максимального запаздывания, отраженного от объекта сигнала. Эти команды поступают в блок фазирования, осуществляющий скачкообразное сканирование луча фазированной антенной решетки. После каждой остановки луча осуществляется излучение импульса с помощью импульсного передатчика, работающего с частотой излучения импульсов 10-50 кГц. Отраженный от объекта сигнал поступает в линзовую приемную антенну, угол поля зрения которой равен углу поля зрения фазированной антенной решетки. Далее отраженный сигнал поступает в приемник и далее через ограничитель по длительности в блок обработки, куда также поступают сигналы о прямом и обратном ходе луча с блока управления фазированием при возвратно-поступательном перемещении луча. The pulse shaper generates control pulses to the phasing control unit during the reciprocating movement of the beam, which gives commands to move the beam in the forward and backward directions, with stops at the end of the movement for the period of maximum delay reflected from the signal object. These commands are sent to the phasing unit, which performs an abrupt scanning of the beam of the phased array antenna. After each beam stop, a pulse is emitted using a pulse transmitter operating with a pulse frequency of 10-50 kHz. The signal reflected from the object enters the lens receiving antenna, the angle of the field of view of which is equal to the angle of the field of view of the phased antenna array. Next, the reflected signal enters the receiver and then through the duration limiter to the processing unit, which also receives signals about the forward and reverse beam path from the phasing control unit during the reciprocating movement of the beam.

Блок обработки определяет дальность и направление до воздушных объектов. Однако время обзора увеличивается при увеличении количества целей в поле зрения антенн. С помощью предлагаемого устройства уменьшается время обзора. The processing unit determines the range and direction to air objects. However, the viewing time increases with an increase in the number of targets in the field of view of the antennas. Using the proposed device reduces the viewing time.

Достигается это введением в блок обработки: генератора пилообразного напряжения с нарастающей пилой, генератора пилообразного напряжения с спадающей пилой, индикатора с двумя совмещенными лучами и блока определения дальности и направления, при этом первый и второй выходы блока управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча соответственно соединены: через первый вход блока обработки, через генератор пилообразного напряжения с нарастающей пилой с первым входом индикатора с двумя совмещенными лучами и через второй вход блока обработки, через генератор пилообразного напряжения с спадающей пилой со вторым входом индикатора с двумя совмещенными лучами, имеющего третий вход, соединенный через третий вход блока обработки с выходом ограничителя по длительности, кроме того, выход вышеупомянутого индикатора соединен с входом блока определения дальности и направления. This is achieved by introducing into the processing unit: a sawtooth voltage generator with a rising saw, a sawtooth voltage generator with a falling saw, an indicator with two aligned beams and a range and direction determination unit, while the first and second outputs of the phasing control unit for reciprocating beam movement are respectively connected : through the first input of the processing unit, through the sawtooth generator with a rising saw with the first input of the indicator with two combined beams and through a sweeping input of the processing unit, through a sawtooth generator with a falling saw with a second input of the indicator with two aligned beams, having a third input connected through the third input of the processing unit to the output of the limiter in duration, in addition, the output of the aforementioned indicator is connected to the input of the range determination unit and directions.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 блок управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча; 2 блок фазирования; 3 элемент ИЛИ; 4 импульсный передатчик; 5 фазированная антенная решетка; 6 формирователь импульсов; 7 блок обработки; 8 - генератор пилообразного напряжения с нарастающей пилой; 9 блок определения дальности и направления; 10 генератор пилообразного напряжения с спадающей пилой; 11 индикатор с двумя совмещенными лучами; 12 приемник; 13 - линзовая приемная антенна; 14 ограничитель длительности. In FIG. 1 and the following notation is used in the text: 1 phasing control unit for reciprocating beam movement; 2 phasing unit; 3 element OR; 4 pulse transmitter; 5 phased array antenna; 6 pulse shaper; 7 processing unit; 8 - sawtooth generator with a rising saw; 9 unit for determining the range and direction; 10 sawtooth generator with a falling saw; 11 indicator with two combined beams; 12 receiver; 13 - lens receiving antenna; 14 time limiter.

При этом первый и второй выходы блока управления фазированием при возвратно-поступательном перемещении луча 1 соответственно соединены: через первый вход блока обработки 7, через генератор пилообразного напряжения с нарастающей пилой 8 с первым входом индикатора с двумя совмещенными лучами 11 и через второй вход блока обработки 7, через генератор пилообразного напряжения с спадающей пилой 10 со вторым входом индикатора с двумя совмещенными лучами 11, имеющего выход, соединенный с входом блока определения дальности и направления 11, и третий вход, соединенный через третий вход блока обработки 7, через ограничитель по длительности 14, приемник 12 с выходом линзовой приемной антенны 13, жестко связанной с фазирвоанной антенной решеткой 5, первый и второй входы которой соответственно соединены: через импульсный передатчик 5 с выходом элемента ИЛИ 3 и с выходом блока фазирования 2, групповой вход которого соединен с групповым выходом блока управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча 1, соединенным также с групповым входом элемента ИЛИ 3. In this case, the first and second outputs of the phasing control unit during the reciprocating movement of beam 1 are respectively connected: through the first input of the processing unit 7, through a sawtooth voltage generator with a rising saw 8 with the first input of the indicator with two combined beams 11 and through the second input of the processing unit 7 through a sawtooth voltage generator with a falling saw 10 with a second indicator input with two aligned beams 11 having an output connected to the input of the range and direction determination unit 11, and the third a stroke connected through the third input of the processing unit 7, through a duration limiter 14, a receiver 12 with the output of the lens receiving antenna 13, rigidly connected to the phased antenna array 5, the first and second inputs of which are respectively connected: via a pulse transmitter 5 with the output of the element OR 3 and with the output of the phasing unit 2, the group input of which is connected to the group output of the phasing control unit when the beam 1 is reciprocating, also connected to the group input of the OR element 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Формирователь импульсов 7 формирует импульсы для запуска блока управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча 1. Состав и работа блока 1 не отличается от аналогичного блока в прототипе. Длительность импульсов равна времени сканирования луча с помощью фазированной антенной решетки 5 в одном направлении, а промежуток между импульсами равен времени остановки луча. Блок управления фазированием при возвратно -поступательном перемещении луча 1 выдает команды в виде кодов на ускоренное скачкообразное перемещение луча в прямом и обратном направлениях с остановками в конце направлений на время, равное максимальному запаздыванию отраженного от объекта сигнала. Команды выдаются блоку фазирования 2, который осуществляет скачкообразное сканирование луча, и на вход элемента ИЛИ 3, с выхода которого поступает сигнал, управляющий частотой излучения импульсного передатчика 4. После каждой остановки луча осуществляется излучение импульса, формируемого импульсным передатчиком 4. The pulse shaper 7 generates pulses to start the phasing control unit during the reciprocating movement of the beam 1. The composition and operation of block 1 does not differ from the similar block in the prototype. The duration of the pulses is equal to the time of scanning the beam using the phased antenna array 5 in one direction, and the interval between pulses is equal to the time the beam stops. The phasing control unit during reciprocating movement of the beam 1 gives out commands in the form of codes for accelerated stepwise movement of the beam in the forward and reverse directions with stops at the end of the directions for a time equal to the maximum delay of the signal reflected from the object. The commands are issued to the phasing unit 2, which performs an abrupt scanning of the beam, and to the input of the OR element 3, the output of which receives a signal that controls the radiation frequency of the pulse transmitter 4. After each stop of the beam, the pulse generated by the pulse transmitter 4 is emitted.

Если принять время остановки луча равным 20 мкс, что соответствует задаваемой частоте импульсному передатчику 50 кГц, то при ширине луча 1^o и зоне сканирования 50^o время движения луча в каждом направлении будет составлять 1 мс. Например, при максимальной дальности обнаружения 150 км, это время последней остановки, время будет равно также 1 мс. Следовательно, общее время прямого и обратного хода будет составлять 4 мс, что является временем обзора. Прием отраженной электромагнитной энергии происходит с помощью линзовой приемной антенны 13, поле зрения которой равно зоне сканирования фазированной антенной решетки 5, с которой она жестко связана. Далее электромагнитная энергия поступает в приемник 12, где осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы и выделение сигналов. С выхода приемника 12 выделенные сигналы поступают в ограничитель по длительности 14, ограничивающий длительность сигнала, до заданной величины. Это необходимо для осуществления многоцелевой обработки в блоке обработки 7, который вводится в предлагаемое устройство и состоит из: генератора пилообразного напряжения с нарастающей пилой 8, генератора пилообразного напряжения с спадающей пилой 10, индикатора с двумя совмещенными лучами 11 и блока определения дальности и направления 9.If we take the stop time of the beam equal to 20 μs, which corresponds to a preset frequency of the pulse transmitter 50 kHz, then with a beam width of 1 ^o and a scanning zone of 50 ^{o the} time of movement of the beam in each direction will be 1 ms. For example, with a maximum detection range of 150 km, this is the time of the last stop, the time will also be 1 ms. Consequently, the total forward and reverse travel times will be 4 ms, which is the viewing time. Reception of reflected electromagnetic energy occurs using a lens receiving antenna 13, the field of view of which is equal to the scanning area of the phased antenna array 5, with which it is rigidly connected. Next, the electromagnetic energy enters the receiver 12, where the conversion of electromagnetic energy into electrical signals and the selection of signals. From the output of the receiver 12, the selected signals enter the limiter for a duration of 14, limiting the duration of the signal to a predetermined value. This is necessary for the implementation of multi-purpose processing in the processing unit 7, which is introduced into the proposed device and consists of: a sawtooth voltage generator with a rising saw 8, a sawtooth voltage generator with a falling saw 10, an indicator with two aligned beams 11 and a unit for determining the range and direction 9.

Работа блока обработки 7 осуществляется следующим образом. The processing unit 7 is as follows.

Блок управления фазированием при возвратно-поступательном перемещении луча 1 выдает импульсы наличия прямого и обратного хода соответственно в генератор пилообразного напряжения с нарастающей пилой 8 и в генератор пилообразного напряжения с спадающей пилой 10. Форма пилообразных напряжений представлена на фиг. 2 и 3. Длительность пилообразных сигналов равна времени перемещения луча в одном направлении плюс время остановки луча в конце перемещения. Пилообразные сигналы поступают соответственно на первый и второй входы индикатора с двумя совмещенными лучами 11. В нем сначала первый луч движется в прямом направлении, а потом второй луч в обратном направлении. Лучи совмещены и представляют собой одну линию на индикаторе 11. На вход поступают сигналы о наличии объекта. The phasing control unit during the reciprocating movement of the beam 1 gives pulses of the presence of forward and reverse motion, respectively, to the sawtooth generator with a rising saw 8 and to the sawtooth generator with a falling saw 10. The shape of the sawtooth voltage is shown in FIG. 2 and 3. The duration of the sawtooth signals is equal to the time the beam moves in one direction plus the time the beam stops at the end of the movement. Sawtooth signals are respectively supplied to the first and second inputs of the indicator with two aligned beams 11. In it, first the first beam moves in the forward direction, and then the second beam in the opposite direction. The rays are combined and represent one line on the indicator 11. Signals about the presence of an object are received at the input.

На фиг. 4 показаны отображения на экране индикатора с двумя совмещенными лучами 11, а именно линия 16 и сигналы от объекта 17-18, образованные соответственно при прямом и обратном ходах луча. Информация с экрана индикатора 11 автоматически снимается и обрабатывается с помощью блока определения дальности и направления 9. Работа его осуществляется следующим образом. In FIG. 4 shows displays on the screen of an indicator with two combined beams 11, namely, line 16 and signals from the object 17-18, formed respectively with forward and backward strokes of the beam. Information from the screen of the indicator 11 is automatically removed and processed using the unit for determining the range and direction 9. Its operation is as follows.

На фиг. 5 представлена блок-схема блока определения дальности и направления. Принцип его работы аналогичен работе узлов, представленных в изобретении под названием "Оптический локатор", патент N 2010264, 1994, автор Часовской А.А. In FIG. 5 is a block diagram of a range and direction determination unit. The principle of its operation is similar to the operation of the nodes presented in the invention under the name "Optical Locator", patent N 2010264, 1994, author A. Chasovskaya

Он состоит из телевизионного датчика 19, встроенного в индикатор с двумя совмещенными лучами 11, блока измерения 20, вычитателя 21, делителя на два 22, вычитателя 23, индикатора 24, линии задержки 25, инвертора 26, элемента совпадения 27, синхронизатора 28. It consists of a television sensor 19, built into an indicator with two aligned beams 11, a measuring unit 20, a subtractor 21, a divider by two 22, a subtractor 23, an indicator 24, a delay line 25, an inverter 26, a coincidence element 27, a synchronizer 28.

Синхронизатор 28 выдает строчные и кадровые синхроимпульсы в телевизионный датчик 19, с помощью телевизионного датчика 19 осуществляется съем световой информации с экрана индикатора 11 и преобразование этой информации в электрические сигналы, которые через линию задержки 25, инвертор 26 поступают на первый вход элемента совпадения 27, на второй вход которого поступают сигналы непосредственно с телевизионного датчика 19. Элемент совпадения 27 в моменты T₁ и T₂ (см. фиг. 4) фиксирует появления сигналов, соответствующих максимальным амплитудам. Измерительное устройство 20 определяет временное рассогласование между моментами T₁ и T₀, а также T₂ и T₀, и работает так же, как преобразователь дальности. T₀ момент наличия импульса начала строки с синхронизатора 28. Примем T₁-T₀=n и T₂-T₀=m.The synchronizer 28 provides horizontal and frame sync pulses to the television sensor 19, using the television sensor 19, the light information is removed from the screen of the indicator 11 and this information is converted into electrical signals, which, through the delay line 25, the inverter 26 are fed to the first input of the matching element 27, the second input of which receives signals directly from the television sensor 19. The coincidence element 27 at the moments T ₁ and T ₂ (see Fig. 4) captures the appearance of signals corresponding to the maximum amplitudes. The measuring device 20 determines the temporal mismatch between the moments T ₁ and T ₀ , as well as T ₂ and T ₀ , and works in the same way as the range converter. T _{0 the} moment of the presence of a pulse of the beginning of the line from the synchronizer 28. Take T ₁ -T ₀ = n and T ₂ -T ₀ = m.

Значения n и m с первого и второго выходов измерительного устройства 20 поступают на первый и второй входы вычитателя 21, где осуществляется вычитание m-n, представляющее собой информацию прямо пропорциональную дальности, которая поступает в индикатор 24 для отображения и в делитель на два 22. С выхода этого делителя значение (m-n)/2 поступает на первый вход вычитателя 23, на второй вход которого поступает значение со второго выхода измерительного устройства 29. Значение m-(m-n)/2, представляющее собой информацию о направлении, поступает на второй вход индикатора 24 для отображения. The values of n and m from the first and second outputs of the measuring device 20 are supplied to the first and second inputs of the subtractor 21, where mn is subtracted, which is information directly proportional to the range, which is transmitted to the indicator 24 for display and to the divider by two 22. From the output of this the divider, the value (mn) / 2 is supplied to the first input of the subtractor 23, the second input of which receives the value from the second output of the measuring device 29. The value m- (mn) / 2, which is information about the direction, goes to the second input indicator 24 for display.

Аналогично определяется дальность и направление для других пар сигналов, имеющих равную амплитуду. Similarly, the range and direction are determined for other pairs of signals having equal amplitude.

Предлагаемое устройство можно использовать для поиска и обнаружения объектов, в том числе и воздушных. При этом уменьшается время поиска в 10-15 раз вне зависимости от количества объектов, находящихся в зоне сканирования. The proposed device can be used to search and detect objects, including airborne. This reduces the search time by 10-15 times, regardless of the number of objects in the scan area.

Устройство можно использовать в радиолокационных высотомерах, работающих в направлении наиболее интенсивного воздушного движения. The device can be used in radar altimeters working in the direction of the most intense air traffic.

Claims

A radar consisting of a pulse shaper, a phasing control unit for reciprocating beam movement, a phasing unit, an OR element, a phased array antenna, a lens receiving antenna, a receiver and a processing unit, where the receiver input is connected to the output of the lens receiving antenna rigidly connected to the phased antenna array, the first and second inputs of which are respectively connected through a pulse transmitter with the output of the OR element and with the output of the phasing unit, the group input of which is connected to uppp output of the phasing control unit during the reciprocating movement of the beam, also connected to the group input of the OR element and having an input connected to the output of the pulse shaper, characterized in that a duration limiter is introduced and a sawtooth voltage generator with an increasing saw is introduced into the processing unit, a sawtooth generator voltage with a falling saw, an indicator with two combined beams and a unit for determining the range and direction, while the first and second outputs of the phase control unit By reciprocating, the beam is respectively connected through the first input of the processing unit, through a sawtooth generator with a rising saw, to the first input of the indicator with two aligned beams, and through the second input of the processing unit, through a sawtooth generator - with a falling saw, with a second the input of the indicator with two combined beams, having a third input connected through the third input of the processing unit with the output of the limiter in duration associated with the output of the receiver, in addition, the output of the aforementioned indicator is connected to the input of the range and direction determination unit.