RU2803413C1 - Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation - Google Patents

Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2803413C1
RU2803413C1 RU2023101609A RU2023101609A RU2803413C1 RU 2803413 C1 RU2803413 C1 RU 2803413C1 RU 2023101609 A RU2023101609 A RU 2023101609A RU 2023101609 A RU2023101609 A RU 2023101609A RU 2803413 C1 RU2803413 C1 RU 2803413C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
pulses
frequency
radio
autodyne
Prior art date
Application number
RU2023101609A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Яковлевич Носков
Ринат Гайсеевич Галеев
Евгений Владимирович Богатырев
Кирилл Александрович Игнатков
Даниил Сергеевич Вишняков
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь")
Application granted granted Critical
Publication of RU2803413C1 publication Critical patent/RU2803413C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: invention relates to systems of short-range radar (SRR) with determination of range by measuring the delay time of a radio pulse reflected from an object of location and the relative speed of movement according to the Doppler frequency shift. It can be used in systems for detecting and determining the parameters of movement of targets in a controlled area, for example, in systems for preventing collisions of vehicles. In the claimed method, radio pulses are obtained at the output of the RF generator by impacting the RF generator with a sequence of paired trigger pulses with steep fronts, while forming coherent oscillations inside the paired radio pulses relative to the trigger pulses. The first radio pulses of each pair are probing, and the second pulses are receiving. The oscillation frequency of the probing radio pulses is switched to the value of the intermediate frequency (IF) relative to the frequency of the receiving radio pulses, the probing radio pulses are emitted into the controlled space and radio pulses reflected from the target are received and mixed with the natural oscillations of the RF generator during the formation of receiving radio pulses in it, causing autodyne changes in the amplitude of oscillations in the RF generator as well as current and/or voltage in its power supply circuit in the form of RF radio pulses, after which autodyne changes are isolated in the form of RF radio pulses. The RF radio pulses are mixed in a quadrature mixer with the reference IF oscillations and converted to the low Doppler frequency region in the form of quadrature video pulses and , after which a sample of instantaneous values of quadrature video pulses and is stored, according to the values of which further information is obtained about the presence of the target, the range and parameters of its movement. A pulse-Doppler radar device with an autodyne transceiver for implementing the method is also claimed.
EFFECT: increased range of the SRR, increased reliability of detection and the accuracy of determining the parameters of the target movement by achieving coherence of probing oscillations and receiving radio pulses, as well as reducing the consumption of the supply current and the level of radiation leakage due to the transfer of the autodyne generator to a pulsed mode of operation, as well as simplifying the design of the high-frequency (HF) part of the SRR.
9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к системам ближней радиолокации (СБРЛ) с определением дальности путем измерения времени задержки отраженного от объекта локации радиоимпульса и относительной скорости движения по доплеровскому смещению частоты. Может использоваться в системах обнаружения и определения параметров движения целей в контролируемой зоне, например, в системах предотвращения столкновений транспортных средств.The invention relates to short-range radar systems (SLRS) with range determination by measuring the delay time of a radio pulse reflected from a location object and the relative speed of movement according to the Doppler frequency shift. Can be used in systems for detecting and determining the movement parameters of targets in a controlled area, for example, in vehicle collision avoidance systems.

Известны устройства радиоимпульсной локации контролируемого пространства с определением дальности до цели путем измерения времени задержки отраженных от объекта радиоимпульсов, заявленные, например, в [1-19]. Принцип действия этих устройств основан на разделении во времени процессов формирования зондирующих и приема отраженных радиосигналов (см. стр. 334-363, [20]). При этом прием отраженных радиосигналов производится на определенном отрезке времени после излучения зондирующих радиоимпульсов, которым соответствует дальность обнаружения цели. Устройства содержат источники зондирующих радиоимпульсов, раздельные антенны для приема и передачи или антенные переключатели и одну общую антенну, приемники. Недостатками таких устройств являются сложность и громоздкость конструкции приемопередающего СВЧ модуля, создающие проблему при их бортовом исполнении, при котором экономичность, малые габариты, вес и стоимость комплектующих являются определяющими факторами.There are known devices for radio pulse location of a controlled space with determination of the range to a target by measuring the delay time of radio pulses reflected from the object, stated, for example, in [1-19]. The operating principle of these devices is based on the time separation of the processes of generating probing and receiving reflected radio signals (see pp. 334-363, [20]). In this case, the reception of reflected radio signals is carried out at a certain period of time after the emission of probing radio pulses, which correspond to the target detection range. The devices contain sources of probing radio pulses, separate antennas for reception and transmission or antenna switches and one common antenna, receivers. The disadvantages of such devices are the complexity and bulkiness of the design of the microwave transceiver module, which creates a problem in their on-board design, in which efficiency, small dimensions, weight and cost of components are the determining factors.

Известны радиолокационные устройства, также работающие в режиме радиоимпульсного излучения [21-27]. Эти устройства выполнены на основе автогенератора в сверхрегенеративном режиме, который совмещает функции передатчика зондирующих радиоимпульсов и приемника радиосигналов, отраженных от цели. Благодаря такому совмещению сверхрегенеративные приемопередатчики обеспечивают простейшую конструкцию СВЧ модуля. Недостатком устройств на основе сверхрегенераторов является низкая точность определения относительной скорости движения цели из-за отсутствия доплеровской селекции сигналов, полученных от цели. There are known radar devices that also operate in the radio pulse mode [21-27]. These devices are made on the basis of a self-oscillator in a super-regenerative mode, which combines the functions of a transmitter of probing radio pulses and a receiver of radio signals reflected from the target. Thanks to this combination, super-regenerative transceivers provide the simplest microwave module design. The disadvantage of devices based on superregenerators is the low accuracy of determining the relative speed of the target due to the lack of Doppler selection of signals received from the target.

Известны устройства, в которых функции передатчика и приемника также выполняет единственный каскад - автогенератор (собственно, автодин), работающий в так называемом автодинном режиме [26-35]. Принцип действия этих устройств основан на автодинном эффекте, который состоит в изменениях с частотой Доплера параметров колебаний (амплитуды и частоты), а также тока и/или напряжения в цепи смещения активного элемента под воздействием отраженного от цели излучения. Регистрация (выделение) этих изменений в качестве автодинного сигнала и его обработка обеспечивают получение по частоте Доплера информацию об относительной скорости цели, а по измерениям амплитуды отраженного от цели сигнала и доплеровской частоты - о дальности. Недостатком таких устройств является низкая точность определения расстояния до цели. There are known devices in which the functions of transmitter and receiver are also performed by a single cascade - a self-oscillator (actually, an autodyne), operating in the so-called autodyne mode [26-35]. The principle of operation of these devices is based on the autodyne effect, which consists of changes with the Doppler frequency of oscillation parameters (amplitude and frequency), as well as current and/or voltage in the bias circuit of the active element under the influence of radiation reflected from the target. Registration (selection) of these changes as an autodyne signal and its processing provide information about the relative speed of the target using the Doppler frequency, and information about the range from measuring the amplitude of the signal reflected from the target and the Doppler frequency. The disadvantage of such devices is the low accuracy of determining the distance to the target.

Известны устройства, в которых автодинный приемопередатчик работает в режиме импульсной модуляции излучения [36-51]. При этом приём отражённого радиосигнала и его выделение производятся во время излучения зондирующего радиоимпульса, когда время запаздывания отражённого радиосигнала меньше длительности зондирующих радиоимпульсов () [52,53]. В этом случае процесс выделения информации об отраженном сигнале производится по разности фаз излучаемого и принимаемого радиосигналов вследствие их взаимной когерентности. Относительное перемещение цели и радиолокационного устройства вызывает соответствующие изменения разности фаз этих радиосигналов. Данные изменения фазы в цепи питания автодинного генератора и/или на выходе амплитудного детектора, подключенного к колебательной системе автодина, преобразуются в видеоимпульсы длительностью . Выделение и «растяжение» по времени этих видеоимпульсов на период их повторения путем временного стробирования схемой выборки-хранения и последующая фильтрация обеспечивают формирование доплеровского сигнала. Этот сигнал служит для измерения скорости, определения относительно исходного текущего положения цели и решения задачи ее обнаружения.There are known devices in which an autodyne transceiver operates in the mode of pulse modulation of radiation [36-51]. In this case, the reception of the reflected radio signal and its isolation are carried out during the emission of the probing radio pulse, when the time the delay of the reflected radio signal is less than the duration sounding radio pulses ( ) [52,53]. In this case, the process of extracting information about the reflected signal is carried out based on the difference in the phases of the emitted and received radio signals due to their mutual coherence. The relative movement of the target and the radar device causes corresponding changes in the phase difference of these radio signals. These phase changes in the power circuit of the autodyne generator and/or at the output of the amplitude detector connected to the oscillatory system of the autodyne are converted into video pulses with a duration . Isolating and “stretching” in time these video pulses for the period of their repetition by temporary gating by a sample-and-hold circuit and subsequent filtering, the Doppler signal is generated. This signal is used to measure speed, determine the target’s current position relative to the initial one, and solve the problem of detecting it.

Известны также конструктивно простые локационные устройства с радиоимпульсным излучением [54,55], выполненные на основе автодинного генератора. Устройства содержат последовательно соединенные, блок формирования тактирующих импульсов, автодинный генератор с присоединенной к нему антенной и средства выделения и усиления автодинного сигнала. В этих устройствах используется принцип формирования парных радиоимпульсов на одной частоте, из которых первый радиоимпульс является зондирующим, а второй - приемным. При этом отраженный радиоимпульс во время его приема смешивается с генерируемым автодинным генератором вторым радиоимпульсом той же пары, когда время задержки отраженного радиоимпульса совпадает с временным интервалом между парами. В результате этого смешения возникает реакция автодина в виде изменения его режима работы: амплитуды колебаний, тока и/или напряжения в цепи питания генератора. Выделение этих изменений в виде полезного сигнала обеспечивает получение информации о цели. В устройстве согласно патенту [54], указанные изменения режима происходят с доплеровской частотой, что обеспечивает возможность селекции цели как по дальности, так и по скорости ее перемещения. Structurally simple location devices with radio pulse radiation are also known [54,55], made on the basis of an autodyne generator. The devices contain a series-connected unit for generating clock pulses, an autodyne generator with an antenna attached to it, and means for isolating and amplifying the autodyne signal. These devices use the principle of forming paired radio pulses at the same frequency, of which the first radio pulse is a sounding pulse, and the second is a receiving pulse. In this case, the reflected radio pulse, during its reception, is mixed with the second radio pulse of the same pair generated by the autodyne generator, when the delay time of the reflected radio pulse coincides with the time interval between the pairs. As a result of this mixing, an autodyne reaction occurs in the form of a change in its operating mode: the amplitude of oscillations, current and/or voltage in the generator power circuit. Isolating these changes as a useful signal provides information about the target. In the device according to the patent [54], these mode changes occur with the Doppler frequency, which makes it possible to select a target both by range and by the speed of its movement.

Недостатками устройств, заявленных в материалах [36-54] являются невозможность обнаружения неподвижных и медленно движущихся объектов и определения текущего расстояния до цели, поскольку принцип действия их основан на получении и обработке доплеровских сигналов [52,53]. При этом фликкерные флуктуации параметров колебаний автодинного генератора ограничивают максимальную дальность действия СБРЛ.The disadvantages of the devices stated in the materials [36-54] are the inability to detect stationary and slowly moving objects and determine the current distance to the target, since their operating principle is based on receiving and processing Doppler signals [52,53]. At the same time, flicker fluctuations of the oscillation parameters of the autodyne generator limit the maximum range of the SBRL.

Способ радиоимпульсной локации устройства, заявленного в [55], состоит в формировании амплитудно-модулированного (АМ) первого радиоимпульса пары, излучении его в направлении цели, приеме части отраженного от цели излучения, воздействии принятым излучением на автодинный генератор во время формирования следующего радиоимпульса пары, выделении в генераторе автодинного сигнала на частоте АМ излучаемого радиоимпульса, усилении и сравнении амплитуды автодинного сигнала с пороговым уровнем. The method of radio pulse location of the device stated in [55] consists of generating an amplitude-modulated (AM) first radio pulse of a pair, emitting it in the direction of the target, receiving part of the radiation reflected from the target, and exposing the received radiation to the autodyne generator during the formation of the next radio pulse of the pair, isolating the autodyne signal at the AM frequency of the emitted radio pulse in the generator, amplifying and comparing the amplitude of the autodyne signal with the threshold level.

Анализ технического решения, заявленного в [55], показал, что в качестве зондирующего излучения в этом устройстве используется энергетически невыгодный вид модуляции - амплитудный. При таком виде модуляции даже при стопроцентной глубине модуляции мощность боковых составляющих колебания составляет примерно треть (0,375) относительно пикового значения мощности или половину относительно мощности немодулированного несущего колебания (см. стр. 88, [56]). Кроме того, известно, что прием сигнала с АМ посредством автодинного генератора также не является оптимальным. Воздействие отраженного радиосигнала на автодинный генератор с такой же несущей частотой вызывает его захват. При этом АМ воздействующего радиосигнала в синхронизированном автогенераторе ограничивается (см. стр. 54-55, [57], стр. 149-164, [58]). По этой причине результирующая реакция автогенератора как приемного устройства радиолокатора на воздействие АМ сигнала является пониженной или может вообще отсутствовать. Поэтому известное устройство [55] имеет значительные потери в энергетике сигналов, как передатчика, так и приемника, и, соответственно, в дальности его действия как радиолокационного устройства. Дополнительным недостатком этого устройства является низкая точность определения относительной скорости движения цели из-за отсутствия доплеровской селекции сигналов цели, поскольку принцип действия его основан на получении информации о дальности только по времени запаздывания отраженного сигналов. An analysis of the technical solution stated in [55] showed that this device uses an energetically unfavorable type of modulation—amplitude—as probing radiation. With this type of modulation, even at 100% modulation depth, the power of the lateral components of the oscillation is approximately one-third (0.375) relative to the peak power value or half of the power of the unmodulated carrier oscillation (see page 88, [56]). In addition, it is known that receiving a signal from AM using an autodyne generator is also not optimal. The impact of a reflected radio signal on an autodyne oscillator with the same carrier frequency causes its capture. In this case, the AM of the influencing radio signal in a synchronized self-oscillator is limited (see pp. 54-55, [57], pp. 149-164, [58]). For this reason, the resulting response of the self-oscillator as a radar receiving device to the influence of an AM signal is reduced or may be completely absent. Therefore, the known device [55] has significant losses in the energy of signals, both transmitter and receiver, and, accordingly, in the range of its operation as a radar device. An additional disadvantage of this device is the low accuracy of determining the relative speed of the target due to the lack of Doppler selection of target signals, since its operating principle is based on obtaining range information only from the delay time of the reflected signals.

Известны также технические решения, которые предложены в способах и устройстве импульсно-доплеровской локации для обнаружения целей в контролируемой зоне селекции по дальности и определения их параметров движения, описанные в патентах [59-62]. Наиболее полно суть изобретений на способ и устройство изложена в патенте США US5864313, опубл. 26.06.1999, МПК6 G01S7/28. Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems / R. Speck et al. [62]. По технической сущности, принципу действия и достигаемому положительному эффекту описанные в этом патенте устройство и способы являются наиболее близкими аналогами (прототипами) предлагаемому техническому решению.There are also known technical solutions that are proposed in the methods and device of pulse-Doppler location for detecting targets in a controlled range selection zone and determining their movement parameters, described in patents [59-62]. The essence of the inventions for the method and device is most fully described in US patent US5864313, publ. 06/26/1999, MPK6 G01S7/28. Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems / R. Speck et al. [62]. In terms of technical essence, operating principle and achieved positive effect, the device and methods described in this patent are the closest analogues (prototypes) to the proposed technical solution.

Устройство-прототип содержит (см. фиг. 1, [62]) антенну, высокочастотный (ВЧ) генератор с возможностью электрического управления частотой (генератор управляемый напряжением - ГУН), (ВЧ) смеситель, первый и второй управляемые переключатели ВЧ сигналов (УПВЧС), делитель мощности (ДМ) сигналов разностной частоты (РЧ), первый и второй квадратурные смесители сигналов РЧ, фазовращатель на два квадратурных выхода 0° и 90° опорного сигнала промежуточной частоты (ПЧ), первое и второе устройства выборки-хранения (УВХ), блок синхронизации и управления (БСУ). Высокочастотный порт ВЧ генератора присоединен к переключаемому выводу первого УПВЧС, антенна присоединена к переключаемому выводу второго УПВЧС, выводы S первого и второго УПВЧС соединены между собой, вывод E первого УПВЧС присоединен к гетеродинному входу ВЧ смесителя, вывод E второго УПВЧС присоединен к сигнальному сходу ВЧ смесителя, а выход ВЧ смесителя подключен к входу делителя мощности сигналов РЧ, выходы которого присоединены к сигнальным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, при этом выходы последних подключены к сигнальным входам первого и второго УВХ. Первый выход БСУ подключен к управляющему входу частотой ВЧ генератора, второй выход БСУ подключен к входам управления УПВЧС, третий выход опорного сигнала ПЧ подключен к входу фазовращателя, квадратурные выходы которого подключены к гетеродинным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, а четвертый выход БСУ подключен к входам управления УВХ.The prototype device contains (see Fig. 1, [62]) an antenna, a high-frequency (HF) generator with the ability to electrically control the frequency (voltage controlled generator - VCO), an (HF) mixer, the first and second controlled RF signal switches (UPVCS) , power divider (PD) of difference frequency (RF) signals, first and second quadrature mixers of RF signals, phase shifter for two quadrature outputs 0° and 90° of the intermediate frequency (IF) reference signal, first and second sample-and-hold devices (SSD), synchronization and control unit (SCU). The high-frequency port of the RF generator is connected to the switched terminal of the first UPVChS, the antenna is connected to the switched terminal of the second UPVChS, the S terminals of the first and second UPVChS are connected to each other, the E pin of the first UPVChS is connected to the heterodyne input of the RF mixer, the E pin of the second UPVChS is connected to the signal gathering of the RF mixer , and the output of the RF mixer is connected to the input of the power divider of RF signals, the outputs of which are connected to the signal inputs of the first and second quadrature mixers of RF signals, while the outputs of the latter are connected to the signal inputs of the first and second UVH. The first output of the BSU is connected to the control input of the RF generator frequency, the second output of the BSU is connected to the control inputs of the UPVChS, the third output of the IF reference signal is connected to the input of the phase shifter, the quadrature outputs of which are connected to the heterodyne inputs of the first and second quadrature mixers of the RF signals, and the fourth output of the BSU is connected to the UVH control inputs.

БСУ содержит тактовый генератор, выходы которого подключены к входу формирователя импульсов управления УПВЧС и частотой ВЧ генератора, а также к входу умножителя частоты опорного сигнала ПЧ. The BSU contains a clock generator, the outputs of which are connected to the input of the pulse shaper for controlling the UPVChS and the frequency of the RF generator, as well as to the input of the frequency multiplier of the IF reference signal.

Согласно описанию принципа действия, изложенного в [62], способ импульсно-доплеровской локации устройства-прототипа состоит в том, что частоту выходных колебаний ВЧ генератора на время формирования зондирующих радиоимпульсов переключают на величину ПЧ относительно частоты колебаний в остальное время периода повторения зондирующих радиоимпульсов, когда колебания ВЧ генератора являются гетеродинными, излучают зондирующие радиоимпульсы в контролируемое пространство, принимают отраженные от цели радиоимпульсы и смешивают их с гетеродинными колебаниями ВЧ генератора, преобразуют принятые от цели радиоимпульсы в радиоимпульсы РЧ, смешивают последние в квадратурном смесителе с опорными колебаниями ПЧ, преобразуют радиоимпульсы РЧ в область низких доплеровских частот в виде квадратурных видеоимпульсов и , затем выполняют выборку мгновенных значений квадратурных видеоимпульсов и , и по значениям выборок получают информацию о наличии цели, дальности и параметрах ее перемещения.According to the description of the principle of operation set forth in [62], the method of pulse-Doppler location of the prototype device consists in the fact that the frequency of the output oscillations of the HF generator during the formation of probing radio pulses is switched to an IF value relative to the oscillation frequency during the rest of the repetition period of the probing radio pulses, when RF generator oscillations are heterodyne, emit probing radio pulses into the controlled space, receive radio pulses reflected from the target and mix them with heterodyne oscillations of the HF generator, convert radio pulses received from the target into RF radio pulses, mix the latter in a quadrature mixer with reference IF oscillations, convert RF radio pulses into low Doppler frequency region in the form of quadrature video pulses And , then sample the instantaneous values of the quadrature video pulses And , and from the sample values they obtain information about the presence of a target, range and parameters of its movement.

При этом опорные колебания ПЧ получают умножением частоты выходных колебаний тактового генератора, этими же колебаниями тактового генератора синхронизируют моменты формирования зондирующих радиоимпульсов и переключения частоты ВЧ генератора.In this case, the reference oscillations of the IF are obtained by multiplying the frequency of the output oscillations of the clock generator; the same oscillations of the clock generator synchronize the moments of formation of probing radio pulses and switching the frequency of the RF generator.

В отношении выборки мгновенных значений квадратурных видеоимпульсов и в [62] предложено четыре способа их выполнения. По первому способу указанную выборку выполняют с регулярными периодическими интервалами времени в пределах каждого квадратурного видеоимпульса и . По второму способу указанную выборку выполняют во множестве точек, расположенных в шахматном порядке по фазе квадратурных видеоимпульсов и . По третьему способу указанную выборку выполняют во множестве точек, расположенных в шахматном порядке по фазе, и со смещением точек выборки по времени от одного принятого от цели радиоимпульса к последующему радиоимпульсу на временную задержку, которая равна длительности импульса выборки, деленной на количество значений выборки в них. По четвертому способу предложено выполнять выборку аналогично первому способу, но при увеличении ширины зондирующего радиоимпульса таким образом, чтобы он распространялся на множество точек выборки.Regarding the sampling of instantaneous values of quadrature video pulses And in [62], four ways to implement them were proposed. According to the first method, the specified sampling is performed at regular periodic time intervals within each quadrature video pulse And . According to the second method, the specified sampling is performed at a variety of points located in a checkerboard pattern according to the phase of the quadrature video pulses And . According to the third method, the specified sampling is performed at multiple points staggered in phase, and with the sampling points shifted in time from one radio pulse received from the target to the next radio pulse by a time delay that is equal to the duration of the sampling pulse divided by the number of sample values in them . According to the fourth method, it is proposed to perform sampling similarly to the first method, but by increasing the width of the probing radio pulse so that it extends to many sampling points.

Основной недостаток прототипа заключается в следующем. Колебания зондирующих радиоимпульсов и гетеродинные колебания, отличающиеся по частоте на величину ПЧ, генерируются одним и тем же ВЧ генератором во временной последовательности, то есть, оба сигнала никогда не присутствуют на выходе ВЧ генератора одновременно. Когерентность этих колебаний, которая задается тактовым генератором относительно моментов переключения частоты ВЧ генератора, из-за естественной нестабильности и непредсказуемых уходов частоты генерации нарушается с увеличением времени запаздывания отраженных от цели радиоимпульсов, то есть, дальности до цели. Это приводит к нелинейности в зависимости набега фазы колебаний отраженных радиоимпульсов от времени запаздывания, а также, как следствие, изменению значения РЧ сигнала на выходе ВЧ смесителя, снижению отношения сигнал/шум и искажениям видеоимпульсов и на выходе квадратурного смесителя (см. описание и диаграммы фиг. 8, [62]). Отмеченные явления усиливаются с увеличением диапазона частот несущего излучения, особенно в диапазоне миллиметровых волн. Они являются причиной снижения предельной дальности действия СБРЛ, надежности обнаружения и точности определения параметров движения цели.The main disadvantage of the prototype is the following. Oscillations of probing radio pulses and heterodyne oscillations, differing in frequency by the IF value, are generated by the same RF generator in time sequence, that is, both signals are never present at the output of the RF generator at the same time. The coherence of these oscillations, which is set by the clock generator relative to the moments of switching the frequency of the HF generator, due to the natural instability and unpredictable departures of the generation frequency, is disrupted with an increase in the delay time of the radio pulses reflected from the target, that is, the range to the target. This leads to nonlinearity in the dependence of the oscillation phase of reflected radio pulses on the delay time, and also, as a consequence, to a change in the value of the RF signal at the output of the RF mixer, a decrease in the signal-to-noise ratio and distortion of video pulses And at the output of the quadrature mixer (see description and diagrams of Fig. 8, [62]). The noted phenomena intensify with increasing frequency range of the carrier radiation, especially in the millimeter wave range. They are the reason for the reduction in the maximum range of the SBRL, the reliability of detection and the accuracy of determining the parameters of target movement.

Дополнительными недостатками прототипа являются большое потребление тока по цепи питания, поскольку ВЧ генератор работает непрерывно. Наличие утечки излучения ВЧ генератора осложняет решение задачи электромагнитной совместимости и скрытности работы в условиях возросшего количества радиосредств. Конструктивная сложность ВЧ части устройства также относится к недостатку прототипа. Указанные недостатки создают проблему применения устройства-прототипа в СБРЛ бортового исполнения. Например, в датчиках обнаружения цели в зоне контроля, а также в системах предотвращения столкновений транспортных средств.Additional disadvantages of the prototype are the high current consumption in the power circuit, since the RF generator operates continuously. The presence of leakage of RF generator radiation complicates the solution of the problem of electromagnetic compatibility and secrecy of operation in conditions of an increased number of radio equipment. The design complexity of the RF part of the device is also a disadvantage of the prototype. These disadvantages create the problem of using the prototype device in an on-board SBRL. For example, in target detection sensors in the control zone, as well as in vehicle collision avoidance systems.

Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в исключении недостатков прототипа, а именно: увеличение дальности действия СБРЛ, повышение надежности обнаружения и точности определения параметров движения цели путем улучшения когерентности колебаний зондирующих и гетеродинных радиоимпульсов, а также снижение потребления тока питания и уровня утечки излучения благодаря переводу ВЧ генератора в импульсный режим работы, а также упрощение конструкции ВЧ части СБРЛ за счет исключения ВЧ смесителя, первого и второго УПВЧС при сохранении функциональных возможностей и энергетических параметров прототипа, влияющих на дальность действия СБРЛ.Thus, the technical problem to which the claimed invention is aimed is to eliminate the disadvantages of the prototype, namely: increasing the range of the SBRL, increasing the reliability of detection and the accuracy of determining the parameters of target motion by improving the coherence of oscillations of probing and heterodyne radio pulses, as well as reducing current consumption power supply and the level of radiation leakage due to the transfer of the RF generator to a pulsed operating mode, as well as simplifying the design of the RF part of the SBRL by eliminating the RF mixer, the first and second UPVChS while maintaining the functionality and energy parameters of the prototype, which affect the range of the SBRL.

Для достижения поставленной цели ВЧ генератор «переводится в режим автодина [55]», что следует понимать, согласно определению [63], как оснащение ВЧ генератора блоком выделения (БВ) автодинного сигнала. В таком случае совокупность ВЧ генератора и БВ автодинного сигнала становится так называемым автодинным генератором (или просто автодином), выполняющим функции (автодинного) приемопередатчика. В автодинном генераторе под воздействием парных импульсов запуска формируется последовательность из пар радиоимпульсов. В этих парах первый радиоимпульс является зондирующим, а второй - приемным. Частота зондирующего радиоимпульса относительно частоты приемного радиоимпульса смещена на величину ПЧ. Когерентность колебаний каждого из формируемых радиоимпульсов обеспечивается ударным возбуждением ВЧ генератора, при котором импульсом запуска с крутым фронтом навязываются начальные фаза и амплитуда колебаний, а частота генерации становится кратной частоте повторения импульсов с пониженным уровнем шума (см. авт. свидетельство SU1292161A1 [64] и стр. 37-40 в книге [65]). При этом когерентность полученных колебаний достигается относительно колебаний задающего тактового генератора, что создает условия для их использования в качестве простых приемопередающих устройств импульсно-доплеровских радиолокаторов.To achieve this goal, the RF generator is “transferred to the autodyne mode [55],” which should be understood, according to the definition [63], as equipping the RF generator with an autodyne signal extraction unit (SU). In this case, the combination of the RF generator and the BW of the autodyne signal becomes the so-called autodyne generator (or simply autodyne), performing the functions of an (autodyne) transceiver. In an autodyne generator, under the influence of paired trigger pulses, a sequence of pairs of radio pulses is formed. In these pairs, the first radio pulse is a sounding pulse, and the second is a receiving pulse. The frequency of the probing radio pulse relative to the frequency of the receiving radio pulse is shifted by the IF value. The coherence of the oscillations of each of the generated radio pulses is ensured by shock excitation of the HF generator, in which the initial phase and amplitude of the oscillations are imposed by a trigger pulse with a steep edge, and the generation frequency becomes a multiple of the repetition frequency of pulses with a reduced noise level (see author's certificate SU1292161A1 [64] and page 37-40 in the book [65]). In this case, the coherence of the resulting oscillations is achieved relative to the oscillations of the master clock generator, which creates conditions for their use as simple transceiver devices for pulse-Doppler radars.

Решение указанной проблемы достигается тем, что предложен способ импульсно-доплеровской радиолокации, заключающийся в том, что на ВЧ генератор ударно воздействуют последовательностью парных импульсов запуска с крутыми фронтами, формируют при этом в ВЧ генераторе в течение каждого радиоимпульса когерентные относительно частоты запускающих импульсов колебания, причем частоту первых радиоимпульсов каждой пары смещают относительно частоты вторых радиоимпульсов на величину ПЧ, облучают контролируемое пространство сформированными в ВЧ генераторе радиоимпульсами, принимают отраженные от находящейся в этом пространстве цели первые радиоимпульсы каждой пары и воздействуют ими на ВЧ генератор во время формирования в нем второго радиоимпульса, смешивают колебания принятого радиоимпульса с собственными колебаниями ВЧ генератора, вызывая в нем автодинные изменения амплитуды колебаний, а также тока и/или напряжения в цепи питания ВЧ генератора с РЧ, выделяют автодинные изменения в виде радиоимпульсов РЧ, смешивают их с опорными колебаниями ПЧ в квадратурном смесителе, преобразуют радиоимпульсы РЧ в область низких доплеровских частот в виде квадратурных видеоимпульсов и , затем выполняют выборку мгновенных значений квадратурных видеоимпульсов и , и по значениям выборок далее получают информацию о наличии цели, дальности и параметрах ее перемещения. The solution to this problem is achieved by the proposed method of pulse-Doppler radar, which consists in the fact that the HF generator is impacted by a sequence of paired trigger pulses with steep edges, while oscillations coherent relative to the frequency of the trigger pulses are formed in the HF generator during each radio pulse, and the frequency of the first radio pulses of each pair is shifted relative to the frequency of the second radio pulses by an IF value, the controlled space is irradiated with radio pulses generated in the HF generator, the first radio pulses of each pair reflected from a target located in this space are received and they act on the HF generator during the formation of the second radio pulse in it, mixed oscillations of the received radio pulse with the natural oscillations of the RF generator, causing autodyne changes in the amplitude of the oscillations, as well as current and/or voltage in the power supply circuit of the RF generator with RF, highlight autodyne changes in the form of RF radio pulses, mix them with the reference oscillations of the IF in a quadrature mixer, convert RF radio pulses into the region of low Doppler frequencies in the form of quadrature video pulses And , then sample the instantaneous values of the quadrature video pulses And , and from the sample values, information about the presence of a target, range and parameters of its movement is then obtained.

Предлагаемое устройство с автодинным приёмопередатчиком для систем импульсно-доплеровской радиолокации содержит антенну, ВЧ генератор, выполненный с возможностью электрического управления частотой генерации, делитель мощности (ДМ) сигналов РЧ, первый и второй квадратурные смесители сигналов РЧ, фазовращатель на два квадратурных выхода сигналов опорной ПЧ, первое и второе устройства выборки-хранения, а также программируемый блок синхронизации и управления (ПБСУ), причем высокочастотный порт ВЧ генератора присоединен к антенне, выходы делителя мощности сигнала РЧ присоединены к сигнальным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, первый выход ПБСУ подключен к управляющему входу частотой ВЧ генератора, а третий выход подключен к входу фазовращателя, квадратурные выходы которого подключены к гетеродинным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, при этом выходы последних подключены к сигнальным входам устройств выборки-хранения, для решения указанной проблемы между вторым выходом ПБСУ и входом запуска ВЧ генератора введен генератор импульсов ударного возбуждения (ГИУВ), а между ВЧ генератором и делителем мощности сигнала РЧ введен блок выделения автодинного сигнала РЧ. ПБСУ содержит тактовый генератор, выходы которого подключены к входам программируемых умножителя и делителя частоты, а также селектор импульсов на три входа.The proposed device with an autodyne transceiver for pulse-Doppler radar systems contains an antenna, an RF generator configured to electrically control the generation frequency, a power divider (PD) of RF signals, the first and second quadrature mixers of RF signals, a phase shifter for two quadrature outputs of reference IF signals, first and second sample-storage devices, as well as a programmable synchronization and control unit (PSCU), wherein the high-frequency port of the RF generator is connected to the antenna, the outputs of the RF signal power divider are connected to the signal inputs of the first and second quadrature mixers of RF signals, the first output of the RF signal is connected to control input with the frequency of the RF generator, and the third output is connected to the input of the phase shifter, the quadrature outputs of which are connected to the heterodyne inputs of the first and second quadrature RF signal mixers, while the outputs of the latter are connected to the signal inputs of sample-and-hold devices, to solve the specified problem between the second output of the RF control unit and the start input of the RF generator, an impact excitation pulse generator (IPUG) is introduced, and a block for separating the autodyne RF signal is introduced between the RF generator and the RF signal power divider. The PBSU contains a clock generator, the outputs of which are connected to the inputs of a programmable multiplier and frequency divider, as well as a pulse selector for three inputs.

Выполненный анализ упомянутых выше технических решений в области применения автодина в качестве приемопередатчика в импульсно-доплеровских радиолокаторах показал, что известные устройства [54,55] по своей сути и принципу действия, а также достигаемым техническим показателям существенно отличаются от предлагаемого технического решения и не могут быть противопоставлены заявляемому устройству. Были рассмотрены также альтернативные решения в данной и смежной областях техники (см., например, патенты [1-19], [36-51]; EP2159597A2; JP4392428B2; US2423644, US2467670, US3390391, US3454946, US4521778, US6587072 B1, US7420503 B2, US20080246650A1; US20100265121A1) и литературу (см. [20, 28, 52, 53], стр. 279-285, рис. 9.5, 9.6 [66]; стр. 164-169, [67]; стр. 517-530, рис. 11.4 - 11.6 [68]; а также [69,70]). В результате установлено, что известные устройства импульсно-доплеровской радиолокации выполнены преимущественно на основе отдельных узлов передатчика и приёмника. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает новизной, поскольку авторам не известны устройства аналогичного назначения, содержащие признаки, которые фигурируют в предлагаемом изобретении в качестве отличительных признаков. The analysis of the above-mentioned technical solutions in the field of using an autodyne as a transceiver in pulse-Doppler radars showed that the known devices [54,55] in their essence and principle of operation, as well as the achieved technical indicators, differ significantly from the proposed technical solution and cannot be opposed to the claimed device. Alternative solutions in this and related fields of technology were also considered (see, for example, patents [1-19], [36-51]; EP2159597A2; JP4392428B2; US2423644, US2467670, US3390391, US3454946, US4521778, US6587072 B1, US7420 503 B2, US20080246650A1; US20100265121A1) and literature (see [20, 28, 52, 53], pp. 279-285, Fig. 9.5, 9.6 [66]; pp. 164-169, [67]; pp. 517-530, Fig. 11.4 - 11.6 [68] and also [69,70]). As a result, it was established that the known pulse-Doppler radar devices are made primarily on the basis of separate transmitter and receiver units. Consequently, the proposed technical solution is novel, since the authors do not know of devices for a similar purpose containing features that appear in the proposed invention as distinctive features.

Анализ результатов патентного поиска показал, что предлагаемое решение не следует явным образом из уровня техники. Отсюда следует, что поиск не выявил известность влияния существенных признаков заявляемого технического решения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Analysis of the patent search results showed that the proposed solution does not follow clearly from the prior art. It follows that the search did not reveal the known influence of the essential features of the proposed technical solution on achieving the specified technical result. Consequently, the claimed technical solution meets the patentability condition “inventive step”.

Изобретение направлено на улучшение параметров и характеристик СБРЛ, предназначенных для решения широкого круга задач обнаружения, измерения дальности и определения параметров движения целей. Решение этих задач востребовано во многих отраслях человеческой деятельности, например, в системах контроля технологических параметров в производстве и на транспорте, в сельском хозяйстве и медицине, в системах безопасности и военном деле, в робототехнике, технологиях бесконтактной сенсорики объектов и научных исследованиях, что необходимо для удовлетворения все возрастающих потребностей человека. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».The invention is aimed at improving the parameters and characteristics of SBRL intended for solving a wide range of problems of detection, range measurement and determination of target movement parameters. The solution to these problems is in demand in many sectors of human activity, for example, in systems for monitoring technological parameters in production and transport, in agriculture and medicine, in security systems and military affairs, in robotics, technologies for non-contact sensing of objects and scientific research, which is necessary for satisfying ever-increasing human needs. Thus, the claimed invention meets the criterion of “industrial applicability”.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства с автодинным приёмопередатчиком для систем импульсно-доплеровской радиолокации. In fig. Figure 1 shows a block diagram of a device with an autodyne transceiver for pulse-Doppler radar systems.

На фиг. 2 представлена структурная схема варианта выполнения БСУ в виде программируемого блока синхронизации и управления ПБСУ. In fig. Figure 2 shows a block diagram of an embodiment of the BSU in the form of a programmable synchronization and control unit of the BSU.

На фиг. 3 представлены варианты выполнения автодина (АД) с выделением автодинного сигнала по изменению тока в цепи питания автодинного генератора (АГ) (а) и по изменению амплитуды колебаний (б). In fig. Figure 3 shows options for performing an autodyne (AD) with isolating the autodyne signal by changing the current in the power circuit of the autodyne generator (AG) ( a ) and by changing the amplitude of oscillations ( b ).

На фиг. 4 представлены временные диаграммы сигналов в характерных точках устройства с автодинным приёмопередатчиком для систем импульсно-доплеровской радиолокации: (а) - выходное напряжение управления частотой автодинного генератора; (б) - выходное напряжение генератора импульсов ударного возбуждения автодинного генератора; (в) - опорные колебания промежуточной частоты; (г) - выходные пачки импульсов синхронизации выборок первого и второго АЦП-1 и АЦП-2; (д) - выходные колебания автодинного генератора при формировании пар радиоимпульсов на первой и второй частоте соответственно; (е) - колебания отраженных от цели радиоимпульсов; (ж) - преобразованные колебания на выходе автодинного приемопередатчика; (з) - выходной сигнал на выходе квадратурного смесителя; (и) - выходной сигнал на выходе квадратурного смесителя.In fig. Figure 4 shows timing diagrams of signals at characteristic points of a device with an autodyne transceiver for pulse-Doppler radar systems: ( a ) - output voltage for controlling the frequency of an autodyne generator; ( b ) - output voltage of the shock excitation pulse generator of the autodyne generator; ( c ) - reference oscillations of intermediate frequency; ( d ) - output bursts of pulses synchronizing samples of the first and second ADC-1 and ADC-2; ( d ) - output oscillations of the autodyne generator during the formation of pairs of radio pulses on the first and second frequency accordingly; ( e ) - oscillations of radio pulses reflected from the target; ( g ) - converted oscillations at the output of the autodyne transceiver; ( z ) - output signal at the output quadrature mixer; ( and ) - output signal at the output quadrature mixer.

Суть предложенного способа импульсно-доплеровской радиолокации будет рассмотрена ниже при описании работы устройства.The essence of the proposed pulse-Doppler radar method will be discussed below when describing the operation of the device.

Устройство с автодинным приёмопередатчиком для систем импульсно-доплеровской радиолокации (см. фиг. 1) содержит антенну А, автодинный приемопередатчик (или просто автодин - АД), выполненный на основе ВЧ генератора с возможностью электрического управления частотой генерации и блока выделения автодинного сигнала, делитель мощности ДМ сигналов РЧ, первый СМ-I и второй СМ-Q квадратурные смесители сигналов РЧ, фазовращатель ФВ на два квадратурных выхода сигнала опорной ПЧ, первый АЦП-1 и второй АЦП-2 аналого-цифровые преобразователи, программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ, а также блок цифровой обработки сигналов БЦОС.A device with an autodyne transceiver for pulse-Doppler radar systems (see Fig. 1) contains antenna A, an autodyne transceiver (or simply autodyne - AD), made on the basis of an RF generator with the ability to electrically control the generation frequency and an autodyne signal extraction unit, a power divider DM of RF signals, first SM-I and second SM-Q quadrature mixers of RF signals, phase shifter PV for two quadrature outputs of the reference IF signal, first ADC-1 and second ADC-2 analog-to-digital converters, programmable synchronization and control unit PBSU, and also a digital signal processing unit DBSP.

Антенна А присоединена к высокочастотному порту автодина АД, а его третий вывод сигнала РЧ подключен к входу делителя мощности ДМ сигнала РЧ. Выходы ДМ присоединены к сигнальным входам первого СМ-I и второй СМ-Q квадратурных смесителей сигналов РЧ. При этом выходы первого СМ-I и второй СМ-Q квадратурных смесителей сигналов РЧ присоединены к сигнальным входам первого АЦП-1 и второго АЦП-2 соответственно, а выходы последних подключены к сигнальным входам блока цифровой обработки сигналов БЦОС. Первый вывод программируемого блока синхронизации и управления ПБСУ подключен к входу (под цифрой 1) управления частотой генерации автодина АД, а второй вывод ПБСУ через генератор импульсов ударного возбуждения ГИУВ подключен к входу (под цифрой 2) запуска автодина АД. Третий вывод ПБСУ подключен к входу фазовращателя ФВ опорного сигнала ПЧ, квадратурные выходы которого подключены к гетеродинным входам первого СМ-I и второй СМ-Q квадратурных смесителей сигналов РЧ, а четвертый вывод ПБСУ подключен к тактовым входам первого АЦП-1 и второго АЦП-2.Antenna A is connected to the high-frequency port of the autodyne AD, and its third output of the RF signal is connected to the input of the power divider DM of the RF signal. The DM outputs are connected to the signal inputs of the first SM-I and the second SM-Q quadrature RF signal mixers. In this case, the outputs of the first SM-I and second SM-Q quadrature RF signal mixers are connected to the signal inputs of the first ADC-1 and the second ADC-2, respectively, and the outputs of the latter are connected to the signal inputs of the digital signal processing unit DBSP. The first output of the programmable synchronization and control unit PBSU is connected to the input (number 1) for controlling the frequency of generation of the autodyne AD, and the second output of the PBSU through the shock excitation pulse generator GIUV is connected to the input (under number 2) starting the autodyne AD. The third output of the PBSU is connected to the input of the PV phase shifter of the reference IF signal, the quadrature outputs of which are connected to the heterodyne inputs of the first SM-I and the second SM-Q quadrature mixers of RF signals, and the fourth output of the PBSU is connected to the clock inputs of the first ADC-1 and the second ADC-2 .

Программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ содержит (см. фиг. 2) тактовый генератор ТГ, программируемые умножитель ПУЧ и делитель ПДЧ частоты, селектор импульсов СИ на три входа, а также приемопередающий порт 5 шины команд программирования ШКП. При этом выходы тактового генератора ТГ подключены к входам ПУЧ и ПДЧ, а программируемые выходы последних (ПУЧ и ПДЧ) подключены к входам селектора импульсов СИ на три входа. Первый, второй, третий и четвертый выводы ПБСУ подключены к программируемым выходам ПДЧ, ПУЧ и СИ. The programmable synchronization and control unit PBSU contains (see Fig. 2) a TG clock generator, a programmable PUCH multiplier and a PDCH frequency divider, an SI pulse selector for three inputs, as well as a transceiver port 5 of the ShKP programming command bus. In this case, the outputs of the TG clock generator are connected to the inputs of the PUCH and MAP, and the programmable outputs of the latter (PUC and MAP) are connected to the inputs of the SI pulse selector for three inputs. The first, second, third and fourth outputs of the PBSU are connected to the programmable outputs of the MAP, PUCH and SI.

БЦОС содержит средства для цифровой обработки сигналов, а также шинные приемопередатчики (на фиг. 1 не показаны), которые посредством шины команд программирования ШКП и шины выходных данных ШВД связаны с пятым приемопередающим портом ПБСУ и конечным потребителем данных соответственно (см. фиг. 1).The BCOS contains means for digital signal processing, as well as bus transceivers (not shown in Fig. 1), which are connected via the ShKP programming command bus and the ShVD output data bus to the fifth transceiver port of the PBSU and the end data consumer, respectively (see Fig. 1) .

Автодин АД (см. фиг. 3) содержит автодинный генератор АГ, выполненный, например, на основе генераторного диода Д2 (диода Ганна или лавинно-пролётного диода), помещенного в резонатор АГ, и блок выделения (БВ) автодинного сигнала РЧ. Варианты выполнения АД на основе генераторных диодов с БВ автодинного сигнала по первому варианту (в цепи питания) описаны в статье [63] (см. рис. 14 и рис. 21). БВ может быть выполнен в виде широкополосного датчика тока ДТ, включенного между выводом диода Д2 и вторым выводом автодина АД (см. фиг. 3,а). В качестве датчиков тока обычно используются последовательно подключенные в цепь питания резистор, индуктивность, трансформатор тока, параллельный колебательный контур или схема с трансформаторно-емкостной связью контуров (см. рис. 74, монографии [71]). В патенте [48] (см. фиг. 1, 4 и 5) для повышения быстродействия и, соответственно, расширения полосы частот автодинного сигнала РЧ предложено применение в качестве БВ схемы делителя Вилкинсона, образованной микрополосковыми линиями. Autodyne AD (see Fig. 3) contains an autodyne generator AG, made, for example, on the basis of a generator diode D2 (a Gunn diode or an avalanche-flight diode) placed in the AG resonator, and an isolation unit (BV) of an autodyne RF signal. Options for implementing IM based on generator diodes with BV autodyne signal according to the first option (in the power supply circuit) are described in article [63] (see Fig. 14 and Fig. 21). The BV can be made in the form of a broadband current sensor DT, connected between the output of diode D2 and the second output of the autodyne AD (see Fig. 3, a ). As current sensors, a resistor, inductance, current transformer, parallel oscillating circuit or a circuit with transformer-capacitive coupling of circuits are usually used in series in the power circuit (see Fig. 74, monographs [71]). In the patent [48] (see Fig. 1, 4 and 5), to increase the speed and, accordingly, expand the frequency band of the autodyne RF signal, it is proposed to use a Wilkinson divider circuit formed by microstrip lines as a BW.

Блок выделения (БВ) автодинного сигнала РЧ по второму варианту может быть выполнен на основе детекторного диода Д3, помещенного в резонатор АГ (см. фиг. 3,б) или в связанную с резонатором передающую линию, как показано на фиг. 2 патента РФ RU2295911C1 (опубл. 27.03.2007, бюл. № 9) и на рис. 6а и 9а статьи [63]. Для обеспечения электрической перестройки частоты генерации в резонатор АГ может быть помещён варикап (см. стр. 80-84, [72]). Запуск АГ на диоде Ганна производится подачей импульса напряжения в цепь питания (см. рис. 15, [63], патент [64]), а ЛПД - импульса тока (см. рис. 22, [63]). Выход БВ автодинного сигнала подключен к третьему выводу АД. Электрическое управление частотой генерации АД через его первый вывод в обоих вариантах осуществляется посредством варикапа Д1, помещенного в колебательную систему АГ. According to the second version, the autodyne RF signal extraction unit (BU) can be made on the basis of a detector diode D3 placed in the AG resonator (see Fig. 3, b ) or in the transmission line connected to the resonator, as shown in Fig. 2 patents of the Russian Federation RU2295911C1 (published on March 27, 2007, bulletin No. 9) and in Fig. 6 a and 9 a of article [63]. To ensure electrical tuning of the generation frequency, a varicap can be placed in the AG resonator (see pp. 80-84, [72]). The AG on a Gunn diode is started by applying a voltage pulse to the power circuit (see Fig. 15, [63], patent [64]), and the LPD by applying a current pulse (see Fig. 22, [63]). The BV output of the autodyne signal is connected to the third pin of the AD. Electrical control of the IM generation frequency through its first output in both variants is carried out by means of a varicap D1 placed in the AG oscillatory system.

Автодин АД может быть выполнен также в виде генераторного модуля на основе одного или нескольких транзисторов, в цепь питания которых последовательно подключен резистор или электронная схема для преобразования автодинных изменений тока в напряжение автодинного сигнала (см., например, фигуры с 18 по 23 патента [34]). Для перестройки частоты в резонатор ВЧ генератора обычно подключается варикап (см. фиг. 44с, 45с, [34]). Ударный запуск ВЧ генератора может осуществляться по цепи питания генератора (см. фиг. 43, [34]), а также по цепям управления усилителей, выполненных на биполярных или полевых транзисторах [73, 74].Autodyne AD can also be made in the form of a generator module based on one or more transistors, into the power circuit of which a resistor or electronic circuit is connected in series to convert autodyne current changes into autodyne signal voltage (see, for example, figures 18 to 23 of the patent [34 ]). To adjust the frequency, a varicap is usually connected to the resonator of the RF generator (see Fig. 44c, 45c, [34]). The shock start of the HF generator can be carried out through the generator power circuit (see Fig. 43, [34]), as well as through the control circuits of amplifiers made on bipolar or field-effect transistors [73, 74].

Генератор импульсов ударного возбуждения ГИУВ, предназначенный для формирования импульсов запуска с крутым фронтом пикосекундной длительности, служит для получения в АГ когерентных колебаний радиоимпульсов. При этом длительность фронта выходных импульсов ГИУВ для возбуждения в ВЧ генераторе инкрементных [75] (возрастающих) колебаний обычно выбирают равной половине периода колебаний ВЧ генератора, а амплитуда импульсов должна быть не менее чем на порядок выше уровня собственных шумов ВЧ генератора (см. раздел 5.6. «Примерный порядок проектирования и расчета РПЧ», стр. 103-108, книги [65]).The GIUV shock excitation pulse generator, designed to generate trigger pulses with a steep edge of picosecond duration, is used to obtain coherent oscillations of radio pulses in the AG. In this case, the duration of the front of the GIUV output pulses for excitation of incremental [75] (increasing) oscillations in the RF generator is usually chosen equal to half the oscillation period of the RF generator, and the amplitude of the pulses must be at least an order of magnitude higher than the intrinsic noise level of the RF generator (see Section 5.6 "Approximate procedure for designing and calculating the frequency converter", pp. 103-108, books [65]).

Исследования радиоимпульсных генераторов на диодах Ганна 3-см диапазона длин волн показали, что условия когерентности радиоимпульсов выполняются при запуске импульсами с продолжительностью фронта около 50 пикосекунд и амплитудой ударного возбуждения во время прохождения порогового напряжения диода Ганна не менее 0,01 Вольт [76]. При этом получено снижение частотных шумов по сравнению с шумами в режиме непрерывной генерации на 35 дБ на расстоянии 1 кГц от несущей. Амплитудные шумы в режиме радиоимпульсного умножения частоты снижаются на 2…2,5 дБ. Для радиоимпульсных генераторов на ЛПД подавление частотных шумов достигает 50 дБ [77]. Результаты исследований фазовой стабильности колебаний в радиоимпульсных генераторах на диодах Ганна показали, что при длительностях фронта запускающих импульсов менее 2 нс независимые по цепям СВЧ генераторы на диодах Ганна позволяют получить нестабильность (расхождение) начальной фазы 2…2,5° при длительности наблюдения 200 нс [78, 79].Studies of radio pulse generators based on Gunn diodes of the 3-cm wavelength range have shown that the conditions for the coherence of radio pulses are met when triggered by pulses with a front duration of about 50 picoseconds and an amplitude of shock excitation while passing the Gunn diode threshold voltage of at least 0.01 Volt [76]. In this case, a reduction in frequency noise was obtained compared to noise in the continuous generation mode by 35 dB at a distance of 1 kHz from the carrier. Amplitude noise in the radio pulse frequency multiplication mode is reduced by 2...2.5 dB. For radio pulse generators on LPD, frequency noise suppression reaches 50 dB [77]. The results of studies of the phase stability of oscillations in radio pulse generators based on Gunn diodes showed that with trigger pulse durations of less than 2 ns, circuit-independent microwave generators based on Gunn diodes make it possible to obtain instability (divergence) of the initial phase of 2...2.5° with an observation duration of 200 ns [ 78, 79].

Технические решения создания ГИУВ широко известны (см. главу 7.8. «Формирователи и генераторы импульсов с пикосекундными фронтами», стр. 118-136, пособия [80]; раздел 3.4. «Источники зондирующих радиоимпульсных сигналов», стр. 108-114, монографии [81]). ГИУВ могут быть выполнены на основе линии передачи, туннельных диодов, коммутируемых разрядных линий, лавинных S-диодов и S-транзисторов, оптоэлектронных формирователей, диодов с накоплением заряда (ДНЗ), дрейфовых диодов, быстродействующих транзисторов и интегральных схем. Расчет генератора субнаносекундных импульсов на основе ДНЗ, изложен в [82], а примеры их применения в ГИУВ для радиоимпульсных генераторов, выполненных на диодах Ганна и полевых транзисторах, приведены в описаниях к патентам [64,74]. Описания ГИУВ, выполненных на лавинных транзисторах и S-диодах, для радиоимпульсных генераторов на диодах Ганна, представлены на рис. 3.7, 3.8 и 3.9 монографии [81].Technical solutions for creating GIUV are widely known (see chapter 7.8. “Pulse shapers and generators with picosecond fronts”, pp. 118-136, manuals [80]; section 3.4. “Sources of probing radio pulse signals”, pp. 108-114, monographs [81]). GIUVs can be made on the basis of transmission lines, tunnel diodes, switched bit lines, avalanche S-diodes and S-transistors, optoelectronic drivers, charge storage diodes (CSDs), drift diodes, high-speed transistors and integrated circuits. The calculation of a subnanosecond pulse generator based on DNS is described in [82], and examples of their use in GIUV for radio pulse generators made on Gunn diodes and field-effect transistors are given in the descriptions of patents [64,74]. Descriptions of GIUVs made on avalanche transistors and S-diodes for radio pulse generators on Gunn diodes are presented in Fig. 3.7, 3.8 and 3.9 of the monograph [81].

Антенна А может иметь различное исполнение, зависящее от требований к диаграмме направленности и рабочего диапазона частот, например, в виде щелевого или полоскового вибратора, рупорной, диэлектрической стержневой, спиральной антенны или типа «волновой канал» (см. соответственно стр. 115, 149, 218, 239, 260, [83]). Antenna A can have different designs, depending on the requirements for the radiation pattern and operating frequency range, for example, in the form of a slot or strip vibrator, horn, dielectric rod, spiral antenna or wave channel type (see pages 115, 149, respectively). 218, 239, 260, [83]).

Делитель мощности ДМ сигналов РЧ разделяет сигнал на два синфазных канала, он может быть выполнен в виде тройника (коаксиального, микрополоскового, волноводного в E-плоскости), по схеме делителя Вилкинсона на микрополосковых линиях [84] или использован компактный двойной кольцевой мост, предложенный в патенте на полезную модель RU190044U1 [85]. The power divider of the DM RF signals divides the signal into two in-phase channels; it can be made in the form of a tee (coaxial, microstrip, waveguide in the E-plane), according to the Wilkinson divider circuit on microstrip lines [84] or a compact double ring bridge proposed in utility model patent RU190044U1 [85].

Первый СМ-I и второй СМ-Q квадратурные смесители сигналов РЧ идентичны и могут быть выполнены на полупроводниковых диодах по схеме балансного преобразователя частоты (см. стр. 102, рис. 5.26, [86]).The first SM-I and second SM-Q quadrature RF signal mixers are identical and can be made using semiconductor diodes using a balanced frequency converter circuit (see page 102, Fig. 5.26, [86]).

Фазовращатель ФВ на два квадратурных выхода обеспечивает относительно входного сигнала получение на выходах двух сигналов ПЧ, сдвинутых по фазе на плюс и минус 45 градусов. В зависимости от диапазона частот ФВ может быть выполнен на основе индуктивности и емкости по известным в теории электрических цепей правилам (см. стр. 92-94, рис. 6.11, [87]) или использован компактный направленный ответвитель, предложенный в патенте на полезную модель RU187315U1 [88].The PV phase shifter for two quadrature outputs ensures that relative to the input signal, two IF signals are received at the outputs, shifted in phase by plus and minus 45 degrees. Depending on the frequency range, the PV can be made on the basis of inductance and capacitance according to the rules known in the theory of electrical circuits (see pp. 92-94, Fig. 6.11, [87]) or a compact directional coupler proposed in the patent for a utility model can be used RU187315U1 [88].

Программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ может быть выполнен на базе «жесткой» логики, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) или с применением специализированных микросхем и иметь различное функциональное построение. Один из примеров «гибкого» выполнения ПБСУ представлен на структурной схеме фиг. 2. Данная схема реализована на микросхеме Si5368, содержащей опорный тактовый генератор и два независимых программируемых умножителей/делителей частоты и формирователей импульсов с низким джиттером (дрожанием) фазы выходных колебаний в диапазоне частот от 2 кГц до 1,4 ГГц (см. сайт фирмы Silicon Laboratories: http://www.silabs.com). ПБСУ содержит тактовый генератор ТГ, программируемые умножитель ПУЧ и делитель ПДЧ частоты, а также селектор импульсов СИ на три входа. При этом выход тактового генератора ТГ подключен к входам ПУЧ и ПДЧ, а программируемые выходы «а» и «б» ПДЧ и «б» ПУЧ подключены к входам селектора импульсов СИ на три входа. Для связи с другими блоками предлагаемого устройства ПБСУ содержит первый, второй, третий и четвертый выводы, которые связаны с программируемыми выходами «а» ПДЧ, «б» ПДЧ, «а» ПУЧ и с выходом СИ соответственно. Приемопередающий порт 5 ПБСУ связан с выводами программирования микросхемы Si5368 и предназначен для подключения шины команд программирования ШКП для связи с БЦОС.The programmable synchronization and control unit PBSU can be made on the basis of “hard” logic, programmable logic integrated circuits (FPGAs) or using specialized microcircuits and have a different functional structure. One example of a “flexible” implementation of a PBSU is presented in the block diagram of Fig. 2. This circuit is implemented on the Si5368 chip, containing a reference clock generator and two independent programmable frequency multipliers/dividers and pulse shapers with low jitter (jitter) phase of output oscillations in the frequency range from 2 kHz to 1.4 GHz (see Silicon website Laboratories: http://www.silabs.com). The PBSU contains a TG clock generator, a programmable PFC multiplier and a PFC frequency divider, as well as an SI pulse selector for three inputs. In this case, the output of the TG clock generator is connected to the inputs of the PDCH and MAP, and the programmable outputs “a” and “b” of the PDCH and “b” PDCH are connected to the inputs of the SI pulse selector for three inputs. For communication with other blocks of the proposed device, the PBSU contains the first, second, third and fourth outputs, which are connected to the programmable outputs “a” MAP, “b” MAP, “a” PUCH and to the SI output, respectively. Transceiver port 5 of the PBSU is connected to the programming pins of the Si5368 microcircuit and is intended for connecting the ShKP programming command bus for communication with the central control center.

В качестве АЦП-1 и АЦП-2 предпочтительно использование микросхем быстродействующих АЦП [89,90]. Например, микросхема AD9689 фирмы «Analog Devices» представляет собой двойной 14-разрядный АЦП с интерфейсом JESD204B, быстродействием 2,6 Гбайт/с (см. сайт: https://www.analog.com/ru/products/ad9689.html#product-overview). Этот АЦП способен осуществлять прямую выборку аналоговых сигналов с шириной полосы пропускания по уровню -3 дБ до 9 ГГц. Аналогичные АЦП типа DAC38RF82 и DAC38RF89 выпускаются фирмой Texas Instruments.It is preferable to use high-speed ADC microcircuits as ADC-1 and ADC-2 [89,90]. For example, the AD9689 chip from Analog Devices is a dual 14-bit ADC with a JESD204B interface, speed 2.6 GB/s (see website: https://www.analog.com/ru/products/ad9689.html# product-overview). This ADC is capable of directly sampling analog signals with -3 dB bandwidth up to 9 GHz. Similar ADCs such as DAC38RF82 and DAC38RF89 are produced by Texas Instruments.

Блок цифровой обработки сигналов БЦОС (см. фиг. 1) не является предметом настоящего изобретения, он может быть выполнен на основе сигнального процессора, например, контроллера семейства MSP430X1XX [91]. Контроллер содержит: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), хранящее программу обработки сигналов; высокоскоростное вычислительное ядро, выполняющее функции цифровой обработки сигнала (спектральный анализ, цифровую фильтрацию сигнала и формирование данных, индикации); оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), выполняющее функции запоминания текущих значений и результатов отработки сигналов; приемопередатчики шин последовательного порта для передачи и обмена информацией по шине команд программирования ШКП с ПБСУ и по шине выходных данных ШВД с конечным потребителем - бортовым компьютером.The digital signal processing unit DBSP (see Fig. 1) is not the subject of the present invention; it can be made on the basis of a signal processor, for example, a controller of the MSP430X1XX family [91]. The controller contains: read-only memory (ROM) storing the signal processing program; a high-speed computing core that performs the functions of digital signal processing (spectral analysis, digital signal filtering and data generation, indication); random access memory (RAM), which performs the functions of storing current values and signal processing results; Serial port bus transceivers for transmitting and exchanging information via the ShKP programming command bus with the PBSU and via the ShVD output data bus with the end user - the on-board computer.

Необходимо отметить, что в состав предлагаемого устройства могут входить дополнительные или иные элементы, не изменяющие суть изобретения. Например, перед делителем мощности ДМ может быть установлен обычный или малошумящий полосовой усилитель с линейной амплитудной характеристикой в рабочем диапазоне уровней сигнала (см. стр. 60, рис. 4.3б, [86]). It should be noted that the composition of the proposed device may include additional or other elements that do not change the essence of the invention. For example, a conventional or low-noise bandpass amplifier with a linear amplitude characteristic in the operating range of signal levels can be installed in front of the DM power divider (see page 60, Fig. 4.3b, [86]).

Устройство с автодинным приёмопередатчиком для систем импульсно-доплеровской радиолокации работает следующим образом. A device with an autodyne transceiver for pulse-Doppler radar systems operates as follows.

После подачи напряжения питания на устройство в БЦОС (см. фиг. 1) в соответствие с алгоритмом его работы вычислительное ядро включает команду «Инициализация» [91], по которой производится настройка периферийных устройств, распределение внутренней памяти, установка значений внутренних переменных, копирование исполняемого кода из низкопроизводительного ПЗУ в высокопроизводительное ОЗУ и подача в ПБСУ по шине ШКП команд, устанавливающих коэффициенты умножения и деления, а также алгоритм формирования сигналов синхронизации и управления. After supplying the supply voltage to the device in the BCOS (see Fig. 1), in accordance with the algorithm of its operation, the computing core includes the “Initialization” command [91], which configures peripheral devices, allocates internal memory, sets the values of internal variables, and copies the executable code from a low-performance ROM to a high-performance RAM and sending commands to the PBSU via the ShKP bus that set the multiplication and division coefficients, as well as the algorithm for generating synchronization and control signals.

После прохождения команд программирования в ПБСУ (см. фиг. 2) производится запуск тактового генератора ТГ. Выходные импульсы ТГ поступают на программируемые делитель ПДЧ и умножитель ПУЧ частоты. На выходе «а» ПДЧ формируются импульсы управления частотой генерации автодина (см. фиг. 4,а), поступающие на первый вывод ПБСУ и на вход «а» селектора импульсов СИ. На выходе «б» ПДЧ формируются периодические пары импульсов запуска генерации автодина (см. фиг. 4,б), имеющие длительность , которые поступают на второй вывод ПБСУ и на вход «б» селектора импульсов СИ. На выходе «а» ПУЧ формируются гармонические колебания ПЧ (см. фиг. 4,в), поступающие на третий вывод ПБСУ. На выходе «б» ПУЧ формируются тактовые импульсы для первого и второго АЦП-1 и АЦП-2, которые поступают на вход «в» селектора импульсов СИ. С выхода СИ пачки импульсов синхронизации выборок (см. фиг. 4,г) первого и второго АЦП-1 и АЦП-2 поступают на четвертый вывод ПБСУ. After passing the programming commands in the PBSU (see Fig. 2), the TG clock generator is started. The output pulses of the TG are supplied to a programmable MAP divider and a PFC frequency multiplier. Pulses are generated at the output “a” of the MAP control the autodyne generation frequency (see Fig. 4, a ), arriving at the first output of the PBSU and at the input “a” of the SI pulse selector. At output “b” of the MAP, periodic pairs of pulses are formed triggering autodyne generation (see Fig. 4, b ), having a duration , which arrive at the second output of the PBSU and at the input “b” of the SI pulse selector. Harmonic oscillations are formed at the output “a” of the PUCH IF (see Fig. 4, c ) arriving at the third output of the PBSU. At output “b” of the PUCH, clock pulses are generated for the first and second ADC-1 and ADC-2, which are supplied to input “c” of the SI pulse selector. From the SI output of a burst of synchronization pulses samples (see Fig. 4, d ) of the first and second ADC-1 and ADC-2 are sent to the fourth output of the PBSU.

Как видно из временной диаграммы фиг. 4,а, формирование импульсов управления частотой генерации автодина в каждой паре начинается сразу за срезом первого импульса запуска генерации автодина (см. фиг. 4,б) и завершается после среза второго импульса запуска. Поэтому возбуждаемые в автодине АД под воздействием генератора импульсов ударного возбуждения ГИУВ радиоимпульсы каждой пары имеют разную частоту генерации. В первом радиоимпульсе пары возбуждаются колебания на частоте , а вторые - на частоте (см. фиг. 4,д). Длительность импульсов управления частотой соответствует времени задержки второго радиоимпульса пары относительно ее первого радиоимпульса. При этом очевидно, что период повторения пар радиоимпульсов для сохранения однозначности определения расстояния до цели должен превышать максимальное время запаздывания отраженного от цели радиоимпульса , где - максимальное расстояние до цели; - скорость распространения электромагнитного излучения. Пачки импульсов синхронизации выборок первого и второго АЦП-1 и АЦП-2 (см. фиг. 4,г) имеют место только во время формирования второго радиоимпульса каждой пары.As can be seen from the timing diagram of Fig. 4, a , pulse formation control of the autodyne generation frequency in each pair begins immediately after the cutoff of the first pulse autodyne generation starts (see Fig. 4, b ) and ends after the cutoff of the second pulse launch. Therefore, the radio pulses excited in the autodyne IM under the influence of the shock excitation pulse generator GIUV Each pair has a different generation frequency. In the first radio pulse of the pair, oscillations are excited at a frequency , and the second - at frequency (see Fig. 4, d ). Duration impulses frequency control corresponds to delay time the second radio pulse of the pair relative to its first radio pulse. It is obvious that the period repetition of pairs of radio pulses to maintain unambiguity in determining the distance to the target must exceed the maximum delay time radio pulse reflected from the target , Where - maximum distance to target; - speed of propagation of electromagnetic radiation. Synchronization pulse bursts samples of the first and second ADC-1 and ADC-2 (see Fig. 4, d ) take place only during the formation of the second radio pulse of each pair.

Периодическая последовательность парных импульсов запуска генерации автодина (см. фиг. 4,б) со второго вывода ПБСУ после формирования в ГИУВ импульсов с пикосекундными фронтами поступает на второй вход АД. Первые в парах импульсы обеспечивают в автодинном генераторе АГ условия возбуждения когерентных колебаний на частоте , например, , определяемой величиной напряжения на варикапе АГ. Формируемые при этом радиоимпульсы генерации (см. фиг 4,д), преобразуются антенной А в электромагнитное излучение, которое в соответствие с ее диаграммой направленности испускается в контролируемое пространство в качестве зондирующего радиосигнала . Выражение для этого радиосигнала имеет вид:Periodic sequence of paired pulses starting autodyne generation (see Fig. 4, b ) from the second output of the PBSU, after the formation of pulses with picosecond edges in the GIUV, is supplied to the second input of the AD. The first impulses in pairs provide conditions for excitation of coherent oscillations at a frequency in an autodyne generator AG , For example, , determined by the voltage value on varicap AG. The radio pulses generated in this case generation (see Fig. 4, d ) are converted by antenna A into electromagnetic radiation, which, in accordance with its radiation pattern, is emitted into the controlled space as a sounding radio signal . The expression for this radio signal is:

гдеWhere

- амплитуда зондирующего радиосигнала; - amplitude of the probing radio signal;

- прямоугольная огибающая зондирующего радиосигнала; - rectangular envelope of the probing radio signal;

- круговая частота излучения зондирующего радиосигнала; - circular frequency of the probing radio signal;

- целое число, коэффициент умножения частоты зондирующего радиосигнала; - integer, frequency multiplication factor of the probing radio signal;

- круговая частота тактового генератора; - circular frequency of the clock generator;

и - длительность зондирующих радиоимпульсов и период их повторения соответственно; And - the duration of the probing radio pulses and their repetition period, respectively;

- начальная фаза -го радиоимпульса, навязанная запускающим импульсом; - initial phase th radio pulse, imposed by the trigger pulse;

- целое число, порядковый номер зондирующего радиоимпульса. - integer, serial number of the probing radio pulse.

После завершения процесса формирования первого (зондирующего) радиоимпульса каждой пары под воздействием подаваемых на варикап импульсов управления частотой (см. фиг 4,а) генерации производится переключение собственной частоты резонатора АГ на частоту . Задержанные на время задержки импульсы запуска вторых радиоимпульсов пар обеспечивают в АГ условия возбуждения когерентных колебаний на частоте , например, . Формируемые при этом радиоимпульсы генерации (см. фиг 4,д), также излучаются антенной А в соответствие с ее диаграммой направленности в контролируемое пространство, но не используются в качестве зондирующих сигналов. Эти радиоимпульсы условно назовем приемными , поскольку во время их формирования выполняется прием отраженных от цели сигналов и их выделение в цепи питания АГ. Выражение для формируемых в АГ приемных радиоимпульсов имеет вид:After completing the process of forming the first (probing) radio pulse of each pair under the influence of pulses supplied to the varicap frequency control (see Fig. 4, a ) generation, the natural frequency of the AG resonator is switched to the frequency . Detained for a while delay pulses triggering the second radio pulses of the pairs provide in the AG the conditions for excitation of coherent oscillations at the frequency , For example, . The radio pulses generated in this case generation (see Fig. 4, e ) are also emitted by antenna A in accordance with its radiation pattern into the controlled space, but are not used as sounding signals. We will conditionally call these radio pulses reception , since during their formation the signals reflected from the target are received and separated in the AG power circuit. The expression for receiving radio pulses generated in the AG has the form:

где Where

- амплитуда приемного радиосигнала; - amplitude of the receiving radio signal;

- единичная функция огибающей приемного радиосигнала; - unit function of the envelope of the receiving radio signal;

- круговая частота излучения приемного радиосигнала; - circular frequency of the receiving radio signal;

- целое число, коэффициент умножения частоты приемного радиосигнала; - integer, multiplication factor of the frequency of the receiving radio signal;

- круговая частота тактового генератора; - circular frequency of the clock generator;

и - длительность радиоимпульсов и период их повторения соответственно; And - the duration of radio pulses and their repetition period, respectively;

- время задержки второго (приемного) радиоимпульса пары относительно первого; - delay time of the second (receiving) radio pulse of the pair relative to the first;

- начальная фаза -го радиоимпульса, навязанная запускающим импульсом; - initial phase th radio pulse, imposed by the trigger pulse;

- целое число, порядковый номер приемного радиоимпульса. - integer, serial number of the receiving radio pulse.

После завершения процесса формирования второго (приемного) радиоимпульса каждой пары, под воздействием подаваемого на варикап импульса управления частотой (см. фиг 4,а) генерации производится переключение собственной частоты резонатора АГ на частоту зондирующего радиоимпульса. Частоты зондирующего и приемного радиосигналов отличаются на величину промежуточной частоты (), которая также кратна частоте тактового генератора ТГ, например . На частоте с третьего вывода ПБСУ на вход квадратурного фазовращателя ФВ поступают гармонические колебания (см. фиг. 4,в) , которые после ФВ делятся поровну и становятся квадратурными и . Эти колебания, поступающие далее на гетеродинные входы первого СМ-I и второго СМ-Q квадратурных смесителей, описываются следующими выражениями: After completing the process of forming the second (receiving) radio pulse of each pair, under the influence of the pulse supplied to the varicap frequency control (see Fig. 4, a ) generation, the natural frequency of the AG resonator is switched to the frequency probing radio pulse. Probe frequencies and reception radio signals differ by the amount intermediate frequency ( ), which is also a multiple of the frequency TG clock generator, for example . At frequency from the third output of the PBSU, harmonic oscillations are supplied to the input of the quadrature phase shifter PV (see Fig. 4, c ) , which after the PV are divided equally and become quadrature And . These oscillations, which then arrive at the heterodyne inputs of the first SM-I and second SM-Q quadrature mixers, are described by the following expressions:

где Where

- амплитуда сигнала промежуточной частоты; - amplitude of the intermediate frequency signal;

- промежуточная частота; - intermediate frequency;

- целое число, коэффициент умножения промежуточной частоты; - integer, intermediate frequency multiplication factor;

- целое число, коэффициент умножения частоты зондирующего радиосигнала; - integer, frequency multiplication factor of the probing radio signal;

- целое число, коэффициент умножения частоты приемного радиосигнала. - integer, multiplication factor of the frequency of the receiving radio signal.

В случае наличия в поле излучения антенны А цели (полагаем для простоты, что цель точечная) отраженное от нее электромагнитное излучение принимается антенной А, преобразуется в электрические радиосигналы и воздействуют на автодинный генератор АД. (см. фиг. 4,е). Выражение для этих радиосигналов запишем в виде:If there is a target in the radiation field of antenna A (we assume for simplicity that the target is a point one), the electromagnetic radiation reflected from it is received by antenna A, converted into electrical radio signals and acts on the autodyne generator IM. (see Fig. 4, f ). We write the expression for these radio signals in the form:

гдеWhere

- амплитуда зондирующего радиосигнала; - amplitude of the probing radio signal;

- безразмерный коэффициент ослабления амплитуды излучаемого сигнала по пути распространения до цели и обратно, приведенный к порту антенны А; - dimensionless attenuation coefficient of the amplitude of the emitted signal along the propagation path to the target and back, reduced to antenna port A;

- время запаздывания отраженного излучения от цели, в общем случае переменное; - the delay time of the reflected radiation from the target, in the general case variable;

- текущее расстояние до цели, в общем случае переменное; - current distance to the target, generally variable;

- скорость распространения радиоволн; - speed of propagation of radio waves;

- начальная фаза -го радиоимпульса, навязанная запускающим импульсом; - initial phase th radio pulse, imposed by the trigger pulse;

- целое число; - integer;

- фазовый сдвиг, связанный с отражающими свойствами цели; - phase shift associated with the reflective properties of the target;

- средняя мощность зондирующего радиосигнала; - average power of the sounding radio signal;

- минимальный обнаруживаемый (пороговый) сигнал; - minimum detectable (threshold) signal;

- коэффициент усиления антенны А; - antenna gain A;

- длина волны излучения; - radiation wavelength;

- эффективная площадь рассеяний цели; - effective scattering area of the target;

- скорость распространения электромагнитного излучения; - speed of propagation of electromagnetic radiation;

- единичная функция для огибающей отраженного сигнала. - unit function for the envelope of the reflected signal.

Воздействие отраженных от цели радиосигналов на автодинный генератор АГ состоит в смешении колебаний принятых антенной А радиоимпульсов частоты с собственными колебаниями АГ на частоте и их нелинейном взаимодействии. Это взаимодействие вызывает в АГ автодинный эффект, который в зависимости от соотношения величины разности частот и полуширины полосы синхронизации АГ проявляется по-разному (см. стр. 13-24, [58]). The effect of radio signals reflected from the target on the autodyne generator AG consists in mixing the oscillations of radio frequency pulses received by antenna A with natural oscillations of AG at a frequency and their nonlinear interaction. This interaction causes an autodyne effect in the AG, which, depending on the ratio of the magnitude of the frequency difference and half-bandwidth synchronization of hypertension manifests itself in different ways (see pp. 13-24, [58]).

Величина полуширины полосы синхронизации АГ, как известно (см. стр. 257-262, формулу (5.73), [92]), определяется внутренними параметрами генератора и относительным уровнем воздействующего сигнала: Bandwidth half-width AG synchronization, as is known (see pp. 257-262, formula (5.73), [92]), is determined by the internal parameters of the generator and the relative level of the influencing signal:

гдеWhere

- полуширина полосы синхронизации генератора; - half-width of the generator synchronization band;

- внешняя добротность колебательной системы генератора; - external quality factor of the generator oscillatory system;

- угол между линией прибора (активного элемента) генератора и его линией годографа импеданса колебательной системы и нагрузки (см. рис. 5.16, стр. 260, [92]); - the angle between the line of the device (active element) of the generator and its hodograph line of the impedance of the oscillatory system and load (see Fig. 5.16, p. 260, [92]);

- коэффициент неизохронности генератора. - generator non-isochronism coefficient.

В результате расчета полуширины полосы синхронизации по формуле (6) при , что соответствует случаю сильного сигнала и близкого расстояния от СБРЛ до цели, на частоте при и получаем , т.е. 20 МГц. As a result of calculating the half-width of the synchronization band according to formula (6) at , which corresponds to the case of a strong signal and a close distance from the SBRL to the target, at a frequency at And we get , i.e. 20 MHz.

Если выбрать промежуточную частоту в пределах полуширины полосы синхронизации , то происходит захват частоты генератора воздействующим сигналом и процесс преобразования частоты отсутствует. В случае выполнения неравенства в генераторе наблюдается режим биений, который сопровождается амплитудно-частотной модуляцией колебаний генератора и значительными нелинейными искажениями автодинного сигнала [93]. В случае выполнения сильного неравенства в АГ наблюдаются квазигармонические изменения (биения) амплитуды и частоты колебаний, а также среднего значения тока и/или напряжения в цепи питания АГ с разностной частотой . Проявление автодинного эффекта в этом случае напоминает явление преобразования частоты в обычных смесителях, поэтому автодины, в которых используется этот эффект называются автодинными преобразователями частоты, или, просто, автодинными (генерирующими) смесителями [93-95]. Очевидно, что последнему условию удовлетворяет выбор промежуточной частоты порядка , то есть 300 МГц и более. Улучшению «линейности» преобразования частоты, как видно из выражения (6), способствует стабилизация частоты АГ посредством, например, применения в генераторе дополнительного высокодобротного резонатора, собственная частота которого управляется при помощи регулируемой емкости варакторного диода, варикапа или посредством переключаемых p-i-n-диодов (см. рис. 25, [96]; стр. 120-129, [97]). If you select intermediate frequency within the half-width of the synchronization bandwidth , then the generator frequency is captured by the influencing signal and the frequency conversion process is absent. If the inequality A beating mode is observed in the generator, which is accompanied by amplitude-frequency modulation of the generator oscillations and significant nonlinear distortions of the autodyne signal [93]. If the strong inequality holds in the AG there are quasi-harmonic changes (beats) in the amplitude and frequency of oscillations, as well as the average value of current and/or voltage in the AG power circuit with a difference frequency . The manifestation of the autodyne effect in this case resembles the phenomenon of frequency conversion in conventional mixers, therefore autodynes that use this effect are called autodyne frequency converters, or simply autodyne (generating) mixers [93-95]. It is obvious that the last condition is satisfied by the choice of an intermediate frequency of the order , that is, 300 MHz or more. Improving the “linearity” of frequency conversion, as can be seen from expression (6), is facilitated by stabilizing the frequency of the AG through, for example, the use of an additional high-quality resonator in the generator, the natural frequency of which is controlled using the adjustable capacitance of a varactor diode, a varicap, or by means of switchable pin diodes (see Fig. 25, [96]; pp. 120-129, [97]).

Выделяемый в цепи питания (см. фиг. 3,а) или посредством детекторного диода (см. фиг. 3,б) преобразованный сигнал АД (см. фиг. 4,ж) на РЧ описывается следующим выражением:The converted signal released in the power circuit (see Fig. 3, a ) or through a detector diode (see Fig. 3, b ) Blood pressure (see Fig. 4, g ) at RF is described by the following expression:

гдеWhere

- коэффициент автодинного усиления АД, характеризующий передачу отраженного от цели сигнала в сигнал РЧ на выходе АД; - autodyne gain coefficient of the AD, characterizing the transmission of the signal reflected from the target into the RF signal at the output of the AD;

- единичная функция преобразованного сигнала; - unit function of the converted signal;

- набег фазы зондирующего излучения при его распространении до цели и обратно; - phase shift of the probing radiation as it propagates to the target and back;

- начальная фаза преобразованного сигнала; - initial phase of the converted signal;

- разностная, в данном случае промежуточная частота преобразованного сигнала АД; - difference, in this case, intermediate frequency of the converted AD signal;

- время запаздывания отраженного от цели излучения; - delay time of radiation reflected from the target;

- текущее расстояние до цели; - current distance to the target;

- длительность зондирующих и приемных радиоимпульсов; - duration of probing and receiving radio pulses;

- период повторения спаренных радиоимпульсов; - repetition period of paired radio pulses;

- время задержки второго (приемного) радиоимпульса пары относительно первого. - delay time of the second (receiving) radio pulse of the pair relative to the first.

Полученный на третьем выводе АД преобразованный сигнал (7) делится поровну делителем мощности ДМ и поступает на сигнальные входы первого СМ-I и второго СМ-Q квадратурных смесителей. В результате нелинейного взаимодействия сигналов РЧ (7) и опорных (3), (4) колебаний ПЧ в смесителях СМ-I и СМ-Q происходит преобразование сигналов в область низких доплеровских частот. При этом на выходах и смесителей сигналы и (см. фиг. 4,з и 4,и) формируются в виде видеоимпульсов. Выражения, полученные для этих видеоимпульсов, имеют вид:The converted signal (7) received at the third output of the AD is divided equally by the power divider DM and is supplied to the signal inputs of the first SM-I and second SM-Q quadrature mixers. As a result of the nonlinear interaction of RF signals (7) and reference (3), (4) IF oscillations in the SM-I and SM-Q mixers, the signals are converted to the region of low Doppler frequencies. At the same time, at the exits And mixer signals And (see Fig. 4, h and 4, i ) are formed in the form of video pulses. The expressions obtained for these video pulses have the form:

где Where

- сомножитель амплитуды выходных сигналов смесителей СМ-I и СМ-Q; - amplitude factor of the output signals of mixers SM-I and SM-Q;

- коэффициент преобразования смесителей СМ-I и СМ-Q; - conversion factor of mixers SM-I and SM-Q;

- единичная - single

функция преобразованного сигнала на выходах смесителей СМ-I и СМ-Q;function of the converted signal at the outputs of mixers SM-I and SM-Q;

, - синфазная и ортогональная составляющие собственных шумов смесителей и шумов автодинного генератора АГ, преобразованных на выходы смесителей СМ-I и СМ-Q; , - in-phase and orthogonal components of the mixers’ own noise and the noise of the autodyne generator AG, converted to the outputs of the SM-I and SM-Q mixers;

Первые слагаемые в (8) и (9), представляющие результат преобразования отраженного сигнала в автодине АД и смесителях СМ-I и СМ-Q, содержат информацию о дальности до цели, скорости и направления ее движения. При этом для реально существующих скоростей движения цели справедливо условие, что за время действия зондирующего радиоимпульса расстояние между антенной А и целью практически не изменится. Тогда согласно (8) и (9) полученные видеоимпульсы на выходах и квадратурного смесителя остаются в течение их формирования практически постоянными (см. фиг. 4,з и 4,и). Поэтому выглядят они в форме ступенчатых функций времени, при этом «высота» ступенек пропорциональна уровню отраженного сигнала, а знак (вверх или вниз) их зависит от текущей разности фаз излученного автодином и отраженного от цели колебаний. При относительном перемещении цели мгновенные изменения высоты видеоимпульсов происходят с доплеровской частотой [98]. При условии равномерного и прямолинейного движения цели во времени t набег фазы в (8) и (9)The first terms in (8) and (9), representing the result of transformation of the reflected signal in the autodyne AD and mixers SM-I and SM-Q, contain information about the range to the target, speed and direction of its movement. At the same time, for real-life speeds of target movement, the condition is true that during the time Under the influence of the probing radio pulse, the distance between antenna A and the target will practically not change. Then, according to (8) and (9), the received video pulses at the outputs And quadrature mixer remain practically constant during their formation (see Fig. 4, h and 4, and ). Therefore, they look in the form of step functions of time, while the “height” of the steps is proportional to the level of the reflected signal, and their sign (up or down) depends on the current phase difference between the oscillations emitted by the autodyne and those reflected from the target. With relative movement of the target, instantaneous changes in the height of video pulses occur at the Doppler frequency [98]. Under the condition of uniform and linear motion of the target in time t, the phase incursion in (8) and (9)

где Where

- начальный фазовый сдвиг, который определяется положением объекта в момент времени ; - initial phase shift, which is determined by the position of the object at the moment of time ;

- частота Доплера; - Doppler frequency;

- относительная радиальная скорость между СБРЛ и объектом локации. - relative radial speed between the SBRL and the location object.

С учетом (10) выражения (8) и (9) имеют вид:Taking into account (10), expressions (8) and (9) have the form:

Вторые слагаемые и в (8), (9) и (11), (12) отображают результат преобразования собственных шумов автодинного генератора АГ и смесителей СМ-I и СМ-Q. Присутствие этих шумов выражается в шумовой модуляции высоты видеоимпульсов и на выходах смесителей СМ-I и СМ-Q. При этом необходимо отметить, что шумовые составляющие и на выходах смесителей СМ-I и СМ-Q представляют собой независимые стационарные нормальные процессы с нулевым средним значением. Взаимная корреляция этих составляющих отсутствует. Кроме того, благодаря значительному разносу частот первого в паре (зондирующего) и второго (приемного) радиоимпульсов влияние фликкерных шумов смесителей и автодинного генератора пренебрежимо мало и распределение спектральной плотности шумов является равномерным.Second terms And in (8), (9) and (11), (12) display the result of converting the intrinsic noise of the autodyne generator AG and mixers SM-I and SM-Q. The presence of these noises is expressed in noise modulation of the height of the video pulses And at the outputs of mixers SM-I and SM-Q. It should be noted that the noise components And at the outputs of mixers SM-I and SM-Q represent independent stationary normal processes with a zero average value. There is no mutual correlation between these components. In addition, due to the significant frequency difference the first in a pair (probing) and the second (receiving) radio pulses, the influence of flicker noise from mixers and an autodyne generator is negligible and the distribution of the spectral noise density is uniform.

С выходов смесителей СМ-I и СМ-Q (см. фиг. 1) видеоимпульсы с составляющими шума далее поступают соответственно на сигнальные входы АЦП-1 и АЦП-2, где выполняется сначала операция дискретизации сигналов (11) и (12) по времени. Во время действия импульсов выборки (см. диаграмму на фиг. 4,г) в АЦП-1 и АЦП-2 происходит выборка и запоминание мгновенных значений сигналов (11) и (12) в виде импульсов, амплитуда которых равна мгновенным значениям этих сигналов (см. диаграммы на фиг. 4,з и 4,и). Уровни этих импульсов далее в АЦП-1 и АЦП-2 преобразуются в цифровые значения, которые в виде параллельного кода поступают в ОЗУ БЦОС в качестве массивов данных, полученных для принятого сигнала от -го зондирующего радиоимпульса:From the outputs of the mixers SM-I and SM-Q (see Fig. 1), video pulses with noise components are then supplied, respectively, to the signal inputs of ADC-1 and ADC-2, where the operation of sampling signals (11) and (12) in time is first performed . During sampling pulses (see diagram in Fig. 4, d ) in ADC-1 and ADC-2, instantaneous values of signals (11) and (12) are sampled and stored in the form of pulses, the amplitude of which is equal to the instantaneous values of these signals (see diagrams in Fig. 4, h and 4, i ). The levels of these pulses are further converted into digital values in ADC-1 and ADC-2, which, in the form of parallel code, enter the RAM of the DBSP as data arrays received for the received signal from -th probing radio pulse:

гдеWhere

, - цифровые отсчеты мгновенных значений принятого сигнала от -го зондирующего радиоимпульса, полученные для -го тактового импульса (здесь ); , - digital samples of instantaneous values of the received signal from th probing radio pulse received for th clock pulse (here );

- число отсчетов за время . - number of samples per time .

При этом шумовые составляющие и на выходах смесителей СМ-I и СМ-Q в результате дискретизации и оцифровки мгновенных значений отсчетов вследствие эргодичности процессов в среднем по реализациям и отсчетам сохраняют свое среднеквадратическое значение уровня шума в массивах данных (13) и (14) Значение уровня шума может быть рассчитано или измерено экспериментально и учтено в программе работы БЦОС.At the same time, the noise components And at the outputs of the SM-I and SM-Q mixers as a result of sampling and digitization of instantaneous sample values due to the ergodicity of the processes on average across implementations and counts retain their RMS noise level in data sets (13) and (14) Noise level value can be calculated or measured experimentally and taken into account in the work program of the BTsOS.

Необходимо отметить, что в предлагаемом устройстве путем соответствующего программирования ПБСУ выборка мгновенных значений квадратурных видеоимпульсов и может быть осуществлена по любому из четырех способов, описанных в [62]. По первому способу указанную выборку выполняют с регулярными периодическими интервалами времени в пределах каждого квадратурного видеоимпульса и . По второму способу выборку выполняют во множестве точек, расположенных в шахматном порядке по фазе квадратурных видеоимпульсов и . По третьему способу выборку выполняют во множестве точек, расположенных в шахматном порядке по фазе, и со смещением точек выборки по времени от одного принятого от цели радиоимпульса к последующему радиоимпульсу на временную задержку, которая равна длительности импульса выборки, деленной на количество значений выборки в них. По четвертому способу предложено выполнять выборку аналогично первому способу, но при увеличении ширины зондирующего радиоимпульса таким образом, чтобы он распространялся на множество точек выборки.It should be noted that in the proposed device, by appropriate programming of the PBSU, the sampling of instantaneous values of quadrature video pulses And can be carried out using any of the four methods described in [62]. According to the first method, the specified sampling is performed at regular periodic time intervals within each quadrature video pulse And . According to the second method, sampling is performed at many points located in a checkerboard pattern according to the phase of the quadrature video pulses And . According to the third method, sampling is performed at multiple points staggered in phase, and with the sampling points shifted in time from one radio pulse received from the target to the next radio pulse by a time delay that is equal to the duration of the sampling pulse divided by the number of sample values in them. According to the fourth method, it is proposed to perform sampling similarly to the first method, but by increasing the width of the probing radio pulse so that it extends to many sampling points.

Обработка полученных данных в массивах (13) и (14) БЦОС позволяет по значениям квадратурных составляющих рассчитать амплитуду и фазу отраженного сигнала, а также его отношение сигнал/шум и решить задачу обнаружения цели на заданной дальности. По величине временной задержки между парными радиоимпульсами определяется расстояние до цели, а по значениям изменения фазы и ее знака отраженного сигнала - скорость (по частоте Доплера) и направление движения цели. Текущие результаты обработки сигналов через шинный приемопередатчик БЦОС с заданным темпом передаются по шине ШВД конечному потребителю.Processing the received data in arrays (13) and (14) of the BTsOS allows one to calculate the amplitude and phase of the reflected signal, as well as its signal-to-noise ratio, from the values of the quadrature components, as well as its signal-to-noise ratio and solve the problem of target detection at a given range. The distance to the target is determined by the value of the time delay between paired radio pulses, and by the values of the change in phase and its sign of the reflected signal, the speed (based on the Doppler frequency) and direction of the target's movement are determined. The current results of signal processing are transmitted via the bus transceiver BTsOS at a given rate via the SHVD bus to the end user.

Когерентность колебаний формируемых радиоимпульсов в предлагаемом устройстве, как следует из представленного описания, задается не относительно моментов переключения частоты генерации, как у устройства-прототипа, а относительно моментов ударного возбуждения колебаний генератора при формировании каждого радиоимпульса пары. Естественные нестабильности и уходы частоты генерации при таком формировании радиоимпульсов практически не нарушают их когерентность с увеличением времени запаздывания отраженных от цели радиоимпульсов, то есть, дальности до цели. Это приводит к линейной зависимости набега фазы колебаний отраженных радиоимпульсов от времени запаздывания и постоянству значения промежуточной частоты сигнала на выходе смесителя, а также как следствие, к отсутствию нелинейных искажений видеоимпульсов и на выходе квадратурного смесителя и увеличению отношения сигнал/шум. Как результат увеличения отношения сигнал/шум предлагаемые устройство и способ обеспечивают увеличение дальности действия СБРЛ, надежности обнаружения и точности определения параметров движения цели. Кроме того, предложенное техническое решение снимает принципиальное ограничение на увеличение несущей частоты СБРЛ и переход в более перспективный диапазон миллиметровых волн.The coherence of oscillations of the generated radio pulses in the proposed device, as follows from the presented description, is set not relative to the moments of switching the generation frequency, as in the prototype device, but relative to the moments of shock excitation of the generator oscillations during the formation of each radio pulse of the pair. Natural instabilities and deviations in the generation frequency during such formation of radio pulses practically do not violate their coherence with an increase in the delay time of the radio pulses reflected from the target, that is, the range to the target. This leads to a linear dependence of the oscillation phase of reflected radio pulses on the delay time and a constant value of the intermediate frequency signal at the mixer output, and as a consequence, the absence of nonlinear distortions of video pulses And at the output of the quadrature mixer and increasing the signal-to-noise ratio. As a result of increasing the signal-to-noise ratio, the proposed device and method provide an increase in the range of the SBRL, the reliability of detection and the accuracy of determining the parameters of target movement. In addition, the proposed technical solution removes the fundamental limitation on increasing the SBRL carrier frequency and moving to the more promising millimeter wave range.

Необходимо отметить также, что импульсный режим работы автодинного генератора обеспечил уменьшение уровня утечки излучения, повышение скрытности работы СБРЛ и снижение потребления тока питания. За счет исключения ВЧ смесителя, первого и второго управляемых переключателей высокочастотных сигналов при сохранении функциональных возможностей и энергетических параметров прототипа, влияющих на дальность действия СБРЛ, достигнуто упрощение конструкции ВЧ части СБРЛ. Указанные качественные показатели, а также экономичность, малые габариты, вес и низкая стоимость комплектующих для предлагаемого устройства создают преимущества его использования в перспективных СБРЛ бортового исполнения.It should also be noted that the pulsed operating mode of the autodyne generator ensured a decrease in the level of radiation leakage, an increase in the secrecy of the SBRL operation and a decrease in power current consumption. By eliminating the RF mixer, the first and second controlled switches of high-frequency signals while maintaining the functionality and energy parameters of the prototype, which affect the range of the SBRL, a simplification of the design of the RF part of the SBRL has been achieved. The indicated quality indicators, as well as efficiency, small dimensions, weight and low cost of components for the proposed device create advantages for its use in promising airborne SBRLs.

Предлагаемый способ и устройство были реализованы в виде действующего макета СБРЛ 8-мм диапазона, выполненного на основе автодинного генератора на диоде Ганна с выделением сигнала по изменению амплитуды колебаний посредством диода Шоттки, установленного в резонатор генераторной камеры. Запуск генератора осуществлялся по цепи питания парными импульсами напряжения амплитудой 4,5 В, имеющих фронт не более 0,1 нс, период повторения 5 мкс, длительность 15 нс. Время задержки между радиоимпульсами изменялось в пределах от 30 до 1000 нс. Число отсчетов за время излучения радиоимпульса (частота импульсов выборки ГГц). При этом разрешающая способность СБРЛ по дальности составила м. Результаты лабораторных исследований образца показали, что потенциал СБРЛ в полосе доплеровских частот кГц составляет дБ. Испытания макетного образца на открытой площадке с уголковыми отражателями и легковым автомобилем подтвердили возможность определения расстояния до цели с погрешностью около 1 м на расстояниях от 10 до 300 м.The proposed method and device were implemented in the form of a working prototype of an 8-mm range SBRL, made on the basis of an autodyne oscillator based on a Gunn diode with signal extraction based on a change in the oscillation amplitude through a Schottky diode installed in the resonator of the generator chamber. The generator was started via the power circuit by paired voltage pulses with an amplitude of 4.5 V, with a rise of no more than 0.1 ns, a repetition period of 5 μs, and a duration of 15 ns. The delay time between radio pulses varied from 30 to 1000 ns. Number of counts during radio pulse emission (sampling pulse frequency GHz). At the same time, the range resolution of the SBRL was m. The results of laboratory studies of the sample showed that the potential of the SBRL in the Doppler frequency band kHz is dB. Tests of a prototype in an open area with corner reflectors and a passenger car confirmed the possibility of determining the distance to the target with an error of about 1 m at distances from 10 to 300 m.

Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, успешно завершена. При этом показана применимость предлагаемого устройства в СБРЛ, предназначенных для обнаружения целей на заданной дальности и определения параметров их движения, в том числе в системах для предупреждения столкновений транспортных средств.Thus, the technical problem to which the claimed invention is aimed has been successfully completed. At the same time, the applicability of the proposed device in SBRL designed to detect targets at a given range and determine the parameters of their movement, including in systems for preventing collisions of vehicles, is shown.

ЛитератураLiterature

1. Патент США US3454946, опубл. 08.07.1969, Int. Cl. G01S7/28. Pulsed Doppler radar systems / Warren et al.1. US Patent US3454946, publ. 07/08/1969, Int. Cl. G01S7/28. Pulsed Doppler radar systems / Warren et al.

2. Патент США US5036327, опубл. 30.07.1991, МПК5 G01S13/28. Single oscillator FSK pulsed radar receiving transmitter / Dannenberg.2. US Patent US5036327, publ. 07/30/1991, IPC 5 G01S13/28. Single oscillator FSK pulsed radar receiving transmitter / Dannenberg.

3. Патент США US6037895A, опубл. 14.03.2000, МПК7 G01S13/00. Vehicle mounted radar apparatus / Uehara. 3. US Patent US6037895A, publ. 03/14/2000, IPC 7 G01S13/00. Vehicle mounted radar apparatus / Uehara.

4. Патент США US6067040A, опубл. 23.05.2000, МПК7 G01S13/12. Low cost-high resolution radar for commercial and industrial applications / Puglia. 4. US Patent US6067040A, publ. 05/23/2000, IPC 7 G01S13/12. Low cost-high resolution radar for commercial and industrial applications / Puglia.

5. Патент США US6191724B1, опубл. 20.02.2001, МПК7 G01S7/28. Short pulse microwave transceiver / McEWan. 5. US Patent US6191724B1, publ. 02/20/2001, IPC 7 G01S7/28. Short pulse microwave transceiver / McEWan.

6. Патент США US6362777B1, опубл. 26.03.2002, МПК7 G01S13/53. Pulse-Doppler radar apparatus / Kawakami. 6. US Patent US6362777B1, publ. 03/26/2002, IPC 7 G01S13/53. Pulse-Doppler radar apparatus / Kawakami.

7. Патент США US6614390B2, опубл. 02.09.2003, МПК7 G01S13/08. Method for generating and analyzing radar pulses as well as radar sensor / Steinbuch. 7. US Patent US6614390B2, publ. 02.09.2003, IPC 7 G01S13/08. Method for generating and analyzing radar pulses as well as radar sensor / Steinbuch.

8. Патент США US6788246B2, опубл. 07.09.2004, МПК7 G01S13/00. In-vehicle pulse radar device / Uehara. 8. US Patent US6788246B2, publ. 09/07/2004, IPC 7 G01S13/00. In-vehicle pulse radar device / Uehara.

9. Патент США US7006033B2, опубл. 28.02.2006, МПК7 G01S13/26. Pulse radar apparatus / Ishii et al.9. US Patent US7006033B2, publ. 02/28/2006, IPC 7 G01S13/26. Pulse radar apparatus / Ishii et al.

10. Патент США US7098841, опубл. 29.08.2006, МПК(2006) F42C13/04. Methods and systems for controlling a height of munition detonation / Hager10. US Patent US7098841, publ. 08/29/2006, IPC (2006) F42C13/04. Methods and systems for controlling a height of munition detonation / Hager

11. Патент США US7274922B2, опубл. 25.09.2007, МПК(2006) H04B1/26. Circuit arrangement for generating an IQ-signan / Wintermantel.11. US Patent US7274922B2, publ. 25.09.2007, IPC (2006) H04B1/26. Circuit arrangement for generating an IQ-signan / Wintermantel.

12. Патент США US7352319, опубл. 01.04.2008, МПК(2006) F42C13/04. Methods and systems utilizing Doppler prediction to enable fusing / Thomas. 12. US Patent US7352319, publ. 04/01/2008, IPC (2006) F42C13/04. Methods and systems utilizing Doppler prediction to enable fusing / Thomas.

13. Патент США US7453392, опубл. 18.11.2008, МПК(2006) F42C13/04. Methods and systems utilizing Doppler prediction to enable fusing / Thomas et al.13. US Patent US7453392, publ. 11/18/2008, IPC (2006) F42C13/04. Methods and systems utilizing Doppler prediction to enable fusing / Thomas et al.

14. Патент США US7477182B2, опубл. 13.06.2009, МПК(2006) G01S13/00. Puls radar system / Ikeda et al.14. US Patent US7477182B2, publ. 06/13/2009, IPC (2006) G01S13/00. Puls radar system / Ikeda et al.

15. Патент США US7710314, опубл. 04.05.2010, МПК(2006) G01S13/08. Pulse radar ranging system / Benari et al.15. US Patent US7710314, publ. 05/04/2010, IPC (2006) G01S13/08. Pulse radar ranging system / Benari et al.

16. Патент США 20100265121, опубл. 21.10.2010, МПК (2003) G01S13/08. Short distance range resolution in pulsed radar / Bandhauer.16. US Patent 20100265121, publ. 21.10.2010, IPC (2003) G01S13/08. Short distance range resolution in pulsed radar / Bandhauer.

17. Патент ФРГ DE102005020246B4, опубл. 16.06.20016, МПК(2006) G01S13/26. Verfahren zur Bestimmung und Einstellung der Zwischenfrequenz bei Frequenz-Puls-Radarsystemen und Frequenz-Puls-Radarsystem / Markus Wintermantel.17. German patent DE102005020246B4, publ. 06/16/20016, IPC (2006) G01S13/26. Verfahren zur Bestimmung und Einstellung der Zwischenfrequenz bei Frequenz-Puls-Radarsystemen und Frequenz-Puls-Radarsystem / Markus Wintermantel.

18. Патент РФ RU2603687C1, опубл. 27.11.2016, бюл. № 33. МПК(2006) F42C13/04. Способ формирования команды срабатывания радиовзрывателя / А.Я. Волков и др.18. RF patent RU2603687C1, publ. November 27, 2016, bulletin. No. 33. IPC (2006) F42C13/04. Method for generating a command to trigger a radio fuse / A.Ya. Volkov and others.

19. Патент РФ RU2603862C1, опубл. 10.12.2016, бюл. № 34. МПК(2006) F42C13/04. Способ формирования команды срабатывания радиовзрывателя / А.Я. Волков и др.19. RF patent RU2603862C1, publ. 12/10/2016, bulletin. No. 34. IPC (2006) F42C13/04. Method for generating a command to trigger a radio fuse / A.Ya. Volkov and others.

20. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) / Под ред. В.В. Григорина-Рябова. -М.: Сов. радио, 1970. - 680 с.20. Radar devices (theory and principles of construction) / Ed. V.V. Grigorin-Ryabov. -M.: Sov. radio, 1970. - 680 p.

21. Патент США US3329952, опубл. 04.07.1967, МПК F42C 13/04. Super-regenerative pulse radar proximity fuze / Boge.21. US Patent US3329952, publ. 07/04/1967, MPK F42C 13/04. Super-regenerative pulse radar proximity fuze / Boge.

22. Патент США US3538506, опубл. 03.11.1970, МПК G01S 9/02. Super-regenerative oscillator target detection system / Wiley.22. US Patent US3538506, publ. 03.11.1970, IPC G01S 9/02. Super-regenerative oscillator target detection system / Wiley.

23. Патент США US3538507, опубл. 03.11.1970, МПК F42C 11/00. Super-regenerative target detection system / Wiley.23. US Patent US3538507, publ. 03.11.1970, MPK F42C 11/00. Super-regenerative target detection system / Wiley.

24. Parkins T.O., Teunas J.A., et al. A low cost, accurate, target detection device for altimetry and fuzing. IEEE, MTT-S, International Microwave Symposium Dig. 1985. Р. 155-158. 24. Parkins T.O., Teunas J.A., et al. A low cost, accurate, target detection device for altimetry and fuzing. IEEE, MTT-S, International Microwave Symposium Dig. 1985. R. 155-158.

25. Патент США US20060220947A1, опубл. 05.10.2006, МПК G01S 13/08. Compact low power consumption microwave distance sensor obtained by power measurement on a stimulated receiving oscillator / Kornbichler et al.25. US Patent US20060220947A1, publ. 05.10.2006, IPC G01S 13/08. Compact low power consumption microwave distance sensor obtained by power measurement on a stimulated receiving oscillator / Kornbichler et al.

26. Иванов В.Э., Носков В.Я., Смольский С.М. Двухканальная радиоимпульсная СБРЛ на диоде Ганна // 19-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2009): материалы конф. в 2 т. (Севастополь, 14-18 сент. 2009 г.) Севастополь: Вебер, 2009. Т. 2. С. 817-820.26. Ivanov V.E., Noskov V.Ya., Smolsky S.M. Two-channel radio-pulse SBRL on a Gunn diode // 19th International Crimean Conference “Microwave Engineering and Telecommunication Technologies” (CriMiKo’2009): materials of the conf. in 2 volumes (Sevastopol, September 14-18, 2009) Sevastopol: Weber, 2009. Vol. 2. pp. 817-820.

27. Носков В.Я., Варавин А.В., Васильев А.C., Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. № 3. С. 32-86.27. Noskov V.Ya., Varavin A.V., Vasilyev A.S., Ermak G.P., Zakarlyuk N.M., Ignatkov K.A., Smolsky S.M. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their applications. Part 9. Radar application of autodynes // Advances in modern radio electronics. 2016. No. 3. P. 32-86.

28. Коган И.М. Ближняя радиолокация. - М.; Сов. радио, 1973. - 272 с.28. Kogan I.M. Close range radar. - M.; Sov. radio, 1973. - 272 p.

29. Патент США US3670328, опубл. 13.06.1972, МПК1 G01S9/46. Tunnel diode movement detector / Mardon et al.29. US Patent US3670328, publ. 06/13/1972, IPC 1 G01S9/46. Tunnel diode movement detector / Mardon et al.

30. Патент США US3836963, опубл. 17.09.1974, МПК1 F42C13/04. Transistor oscillator-detector for proximity fuzers / Arsem et al.30. US Patent US3836963, publ. 09/17/1974, IPC 1 F42C13/04. Transistor oscillator-detector for proximity fuzers / Arsem et al.

31. Патент США US5043703, опубл. 27.08.1991, МПК5 G01B13/18. Supervision of autodyne microwave motion-detection system / William et al.31. US Patent US5043703, publ. 08/27/1991, IPC 5 G01B13/18. Supervision of autodyne microwave motion-detection system / William et al.

32. Патент США US6717544, опубл. 06.04.2004, МПК7 G01S13/00. Radar sensor / Nagasaku et al.32. US Patent US6717544, publ. 04/06/2004, IPC 7 G01S13/00. Radar sensor / Nagasaku et al.

33. Патент США US7224944, опубл. 29.05.2007, МПК(2006) H04B1/40. RF transceiver having a directly radiating transistor / McEWan.33. US Patent US7224944, publ. 05/29/2007, IPC (2006) H04B1/40. RF transceiver having a directly radiating transistor / McEWan.

34. Патент США US8212718B2, опубл. 03.07.2012, МПК(2006) G01S13/04. Microwave/millimeter wave sensor apparatus / Utagawa et al.34. US Patent US8212718B2, publ. 07/03/2012, IPC (2006) G01S13/04. Microwave/millimeter wave sensor apparatus / Utagawa et al.

35. Патент РФ RU2718557, опубл. 08.04.2020, бюл. № 10. МПК(2006) F42C13/00. Способ обеспечения неконтактного подрыва боеприпаса / Н.С. Кузнецов.35. RF patent RU2718557, publ. 04/08/2020, bulletin. No. 10. IPC (2006) F42C13/00. Method for ensuring non-contact detonation of ammunition / N.S. Kuznetsov.

36. Патент США US3849778, опубл. 19.11.1974, МПК1 F42C13/04. Pulse Doppler fuse / Redcay. 36. US Patent US3849778, publ. 11/19/1974, IPC 1 F42C13/04. Pulse Doppler fuse/Redcay.

37. Патент США US4131889, опубл. 26.12.1978, МПК3 G01S13/04. Miniature Doppler radar systems and microwave receivers suitable therefore / Gray.37. US Patent US4131889, publ. 12/26/1978, IPC 3 G01S13/04. Miniature Doppler radar systems and microwave receivers suitable therefore / Gray.

38. Патент США US4194203, опубл. 18.03.1980, МПК3 F42C13/04. Pulse Doppler-radio proximity fuze / Kuck et al. 38. US Patent US4194203, publ. 03/18/1980, IPC 3 F42C13/04. Pulse Doppler-radio proximity fuze / Kuck et al.

39. Патент США US4313118, опубл. 26.06.1982, МПК4 G01S13/04. Microwave proximity sensor / Calvin. 39. US Patent US4313118, publ. 06/26/1982, IPC 4 G01S13/04. Microwave proximity sensor / Calvin.

40. Патент США US4697184, опубл. 29.09.1987, МПК5 G01S13/56. Intrusion detection radar system with amplitude and frequency carrier modulation to eliminate targets at short and long ranges / Cheal et al. 40. US Patent US4697184, publ. 09.29.1987, IPC 5 G01S13/56. Intrusion detection radar system with amplitude and frequency carrier modulation to eliminate targets at short and long ranges / Cheal et al.

41. Патент США US5521600, опубл. 28.05.1996, МПК6 G01S13/94. Range-gated field disturbance sensor with range-sensitivity compensation / McEWan.41. US Patent US5521600, publ. 05/28/1996, IPC 6 G01S13/94. Range-gated field disturbance sensor with range-sensitivity compensation / McEWan.

42. Патент США US5682164, опубл. 28.10.1997, МПК6 G01S13/56. Pulse homodyne field disturbance sensor / McEWan. 42. US Patent US5682164, publ. 28.10.1997, IPC 6 G01S13/56. Pulse homodyne field disturbance sensor / McEWan.

43. Патент США US5966090, опубл. 12.10.1999, МПК6 G01S13/56. Differential pulse radar motion sensor / McEWan. 43. US Patent US5966090, publ. 10/12/1999, IPC 6 G01S13/56. Differential pulse radar motion sensor / McEWan.

44. Патент США US5986600, опубл. 16.11.1999, МПК6 G01S13/56. Pulse RF oscillator and radar motion sensor / McEWan. 44. US Patent US5986600, publ. 11/16/1999, IPC 6 G01S13/56. Pulse RF oscillator and radar motion sensor / McEWan.

45. Патент США US6414627, опубл. 02.07.2002, МПК7 G01S13/10. Homodyne swept-range radar / McEWan. 45. US Patent US6414627, publ. 07/02/2002, IPC 7 G01S13/10. Homodyne swept-range radar / McEWan.

46. Патент США US6426716, опубл. 30.07.2002, МПК7 G01S13/04. Modulated pulse Doppler sensor / McEWan. 46. US Patent US6426716, publ. 07/30/2002, IPC 7 G01S13/04. Modulated pulse Doppler sensor / McEWan.

47. Патент США US6492933B1, опубл. 10.12.2002, МПК7 G01S 13/08, G01S 13/53. SSB pulse Doppler sensor and active reflector system / McEWan. 47. US Patent US6492933B1, publ. 12/10/2002, IPC 7 G01S 13/08, G01S 13/53. SSB pulse Doppler sensor and active reflector system / McEWan.

48. Патент США US6577270B2, опубл. 10.01.2003, МПК7 G01S13/34. Radar transceiver / Kanechika et al. 48. US Patent US6577270B2, publ. 01/10/2003, IPC 7 G01S13/34. Radar transceiver / Kanechika et al.

49. Патент США US6677887B2, опубл. 13.01.2004, МПК7 G01S13/62. Intrusion detection radar system / Harman. 49. US Patent US6677887B2, publ. 01/13/2004, IPC 7 G01S13/62. Intrusion detection radar system / Harman.

50. Патент РФ RU2688717C1, опубл. 22.05.2019, бюл. № 15. МПК(2006) F42C13/04. Радиовзрыватель на основе автодина / Н.С. Кузнецов и др. 50. RF patent RU2688717C1, publ. 05/22/2019, bulletin. No. 15. IPC (2006) F42C13/04. Radio fuse based on autodyne / N.S. Kuznetsov and others.

51. Патент РФ RU2783402C1, опубл. 14.11.2022, бюл. № 32. МПК(2006) G01S13/52, G01S 13/58, G01S 7/288. Способ обработки радиолокационных сигналов для обнаружения целей и измерения их параметров движения в зоне селекции и радиолокационный датчик его реализующий / В.Я. Носков, Р.Г. Галеев, Е.В. Богатырев, К.А. Игнатков, К.Д. Шайдуров. 51. RF patent RU2783402C1, publ. 11/14/2022, bulletin. No. 32. IPC (2006) G01S13/52, G01S 13/58, G01S 7/288. A method for processing radar signals for detecting targets and measuring their movement parameters in the selection zone and a radar sensor that implements it / V.Ya. Noskov, R.G. Galeev, E.V. Bogatyrev, K.A. Ignatkov, K.D. Shaidurov.

52. Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 6. Исследования радиоимпульсных автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 6. С. 3-51.52. Noskov V.Ya., Smolsky S.M. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their application. Part 6. Research of radio pulse autodynes. Advances in modern radio electronics. 2009. No. 6. P. 3 - 51.

53. Закарлюк Н.М., Носков В.Я. Принцип действия и основные возможности автодинного радиоимпульсного дальномера. Сборник трудов III ВНТК «Радиовысотометрия-2010». - Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2010. - С. 134-138.53. Zakarlyuk N.M., Noskov V.Ya. Operating principle and main capabilities of an autodyne radio pulse rangefinder. Collection of works of the III VNTK “Radio Altitude-2010”. - Ekaterinburg: Fort Dialog-Iset, 2010. - P. 134 - 138.

54. Патент США US3603999, опубл. 07.09.1971, Int. Cl. G01S7/28. Pulse Doppler detection system / Palleiko.54. US Patent US3603999, publ. 09/07/1971, Int. Cl. G01S7/28. Pulse Doppler detection system / Palleiko.

55. Патент РФ RU2755202C1, опубл. 14.09.2021, бюл. № 26. МПК(2006) G01S13/93. Устройство импульсной локации на основе автодина / А.В. Хабаров.55. RF patent RU2755202C1, publ. 09/14/2021, bulletin. No. 26. IPC (2006) G01S13/93. Pulse location device based on autodyne / A.V. Khabarov.

56. Радиотехнические цепи и сигналы / Под ред. К.А. Самойло. - М.: Радио и связь. - 528 с.56. Radio circuits and signals / Ed. K.A. Samoilo. - M.: Radio and communications. - 528 p.

57. Фомин Н.Н. Синхронизация диодных генераторов СВЧ. - М.: Связь, 1974. - 72 с.57. Fomin N.N. Synchronization of microwave diode generators. - M.: Communication, 1974. - 72 p.

58. Демьянченко А.Г. Синхронизация генераторов гармонических колебаний. - М.: Энергия, 1976. - 240 с.58. Demyanchenko A.G. Synchronization of harmonic oscillation generators. - M.: Energy, 1976. - 240 p.

59. Патент ФРГ DE19512904A1, опубл. 16.07.1998, МПК5 G01S7/03. Verfahren zur Bestimmung der Zwischenfrequenzenabweichung bei Frequenz-Puls-Radarsystemen / Speck et al.59. German patent DE19512904A1, publ. 07/16/1998, IPC 5 G01S7/03. Verfahren zur Bestimmung der Zwischenfrequenzenabweichung bei Frequenz-Puls-Radarsystemen / Speck et al.

60. Патент EPO EP0499706A2, опубл. 26.08.1992, МПК5 G01S7/03. A transmitting and receiving part of a pulse Doppler radar / Knepper et al.60. Patent EPO EP0499706A2, publ. 08/26/1992, IPC 5 G01S7/03. A transmitting and receiving part of a pulse Doppler radar / Knepper et al.

61. Патент США US5150126, опубл. 22.09.1992, МПК5 G01S13/34. Transmitting and receiving part of a pulse Doppler radar / Knepper et al.61. US Patent US5150126, publ. 09.22.1992, IPC 5 G01S13/34. Transmitting and receiving part of a pulse Doppler radar / Knepper et al.

62. Патент США US5864313, опубл. 26.06.1999, МПК6 G01S7/28. Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems / Speck et al.62. US Patent US5864313, publ. 06/26/1999, IPC 6 G01S7/28. Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems / Speck et al.

63. Носков В.Я., Смольский С.М., Игнатков К.А., Мишин Д.Я., Чупахин А.П. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 11. Основы реализации автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 2. С. 5-33.63. Noskov V.Ya., Smolsky S.M., Ignatkov K.A., Mishin D.Ya., Chupakhin A.P. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their applications. Part 11. Basics of implementing autodynes // Advances in modern radio electronics. 2019. No. 2. P. 5-33.

64. Авт. свид. СССР SU1292161A1, опубл. 23.02.1987, бюл. № 7. МПК4 H03B19/00. Радиоимпульсный умножитель частоты / В.Я. Баржин и др.64. Auto. date USSR SU1292161A1, publ. 02/23/1987, bulletin. No. 7. IPC 4 H03B19/00. Radio pulse frequency multiplier / V.Ya. Barzhin et al.

65. Григулевич В.И., Иммореев И.Я. Радиоимпульсное преобразование частоты. - М.: Советское радио, 1966. - 262 с. 65. Grigulevich V.I., Immoreev I.Ya. Radio pulse frequency conversion. - M.: Soviet radio, 1966. - 262 p.

66.Васин В.В., Власов О.В., Дудник П.И., Степанов Б.М. Авиационная радиолокация. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1964. - 583 с.66. Vasin V.V., Vlasov O.V., Dudnik P.I., Stepanov B.M. Aviation radar. - M.: Publishing house. VVIA im. prof. NOT. Zhukovsky, 1964. - 583 p.

67. Виницкий А.С. Автономные радиосистемы. - М.: Радио и связь, 1986. - 336 с.67. Vinitsky A.S. Autonomous radio systems. - M.: Radio and communication, 1986. - 336 p.

68. Авиационные радиолокационные комплексы и системы / Под ред. П.И. Дудника. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006. - 1112 с.68. Aviation radar complexes and systems / Ed. P.I. Angelica. - M.: Publishing house. VVIA im. prof. NOT. Zhukovsky, 2006. - 1112 p.

69. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Радио и связь, 1983. - 536 с.69. Finkelshtein M.I. Basics of radar. - M.: Radio and communication, 1983. - 536 p.

70. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. В 2 книгах. Москва: Техносфера, 2014. - Книга 1 - 672 с., книга 2 - 682 с.70. Handbook of radar / Ed. M.I. Skolnik. In 2 books. Moscow: Technosphere, 2014. - Book 1 - 672 pp., book 2 - 682 pp.

71. Костылев С.А., Гончаров В.В., Соколовский И.И., Челядин А.В. Полупроводники с объемной отрицательной проводимостью в СВЧ полях: Электронные процессы и функциональные возможности. - Киев: Наук. думка, 1987. - 144 с.71. Kostylev S.A., Goncharov V.V., Sokolovsky I.I., Chelyadin A.V. Semiconductors with volume negative conductivity in microwave fields: Electronic processes and functionality. - Kiev: Nauk. Dumka, 1987. - 144 p.

72. Царапкин Д.П. Генераторы СВЧ на диодах Ганна. - М.: Радио и связь, 1982. - 112 с.72. Tsarapkin D.P. Microwave generators based on Gunn diodes. - M.: Radio and communication, 1982. - 112 p.

73. Патент США US7548191B2, опубл. 16.06.2009, МПК(2006) G01S13/02. Radar oscillator capable of preventing leak of oscillation output / Arayashiki.73. US Patent US7548191B2, publ. 06/16/2009, IPC (2006) G01S13/02. Radar oscillator capable of preventing leak of oscillation output / Arayashiki.

74. Авт. свид. СССР SU1584064A1, опубл. 07.08.1990, бюл. № 29. МПК5 H03B19/00. Радиоимпульсный умножитель частоты / А.А. Кулик и др. 74. Auto. date USSR SU1584064A1, publ. 08/07/1990, bulletin. No. 29. IPC 5 H03B19/00. Radio pulse frequency multiplier / A.A. Kulik et al.

75. Кудинов С.И., Иванов В.Э. Исследование влияния флуктуационных и ударных колебаний на чувствительность сверхрегенеративных приемопередающих устройств // Ural Radio Engineering Journal. 2019. Т. 3. № 2. С. 170-194. 75. Kudinov S.I., Ivanov V.E. Study of the influence of fluctuation and shock oscillations on the sensitivity of super-regenerative transceiver devices // Ural Radio Engineering Journal. 2019. T. 3. No. 2. P. 170-194.

76. Венгер А.З., Полуэктов Ю.М., Якименко А.М. Об ударном возбуждении колебаний в резонаторе диодом Ганна // Радиотехника. 1981. Т. 36. № 7. С. 87-89. 76. Wenger A.Z., Poluektov Yu.M., Yakimenko A.M. On shock excitation of oscillations in a resonator by a Gunn diode // Radio engineering. 1981. T. 36. No. 7. P. 87 - 89.

77. Венгер А.З., Гаврилова Н.И., Якименко А.М. Об одной возможности снижения шумов генераторов на ЛПД и диодах Ганна // Радиотехника. 1980. Т. 35. № 2. С. 50-52.77. Wenger A.Z., Gavrilova N.I., Yakimenko A.M. About one possibility of reducing the noise of generators based on LPDs and Gunn diodes // Radio engineering. 1980. T. 35. No. 2. P. 50 - 52.

78. Введенский Ю.В., Сюваткин В.С. Измерение фазовой стабильности радиоимпульсных генераторов на диоде Ганна // Радиотехника и электроника. 1981. Т. 26. № 3. С. 664-666. 78. Vvedensky Yu.V., Syuvatkin V.S. Measuring the phase stability of radio pulse generators based on a Gunn diode // Radio engineering and electronics. 1981. T. 26. No. 3. P. 664 - 666.

79. Введенский Ю.В., Сюваткин В.С., Хрусталёв А.А. Исследование фазовой стабильности колебаний в импульсных генераторах на диодах Ганна // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 30. № 10. С. 2063-2064. 79. Vvedensky Yu.V., Syuvatkin V.S., Khrustalev A.A. Study of the phase stability of oscillations in pulse generators based on Gunn diodes // Radio engineering and electronics. 1985. T. 30. No. 10. P. 2063 - 2064.

80. Авдоченко Б.И. Цифровые и аналоговые быстродействующие устройства: Курс лекций. - Томск: ТУСУР, 2007. - 165 с.80. Avdochenko B.I. Digital and analog high-speed devices: A course of lectures. - Tomsk: TUSUR, 2007. - 165 p.

81. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов / Под ред. В.Г. Глебовича. - М.: Радио и связь, 1984. - 256 с.81. Study of objects using picosecond pulses / Ed. V.G. Glebovich. - M.: Radio and communication, 1984. - 256 p.

82. Бобрешов А.М., Жабин А.С., Степкин В.А., Усков Г.К. Расчет генератора субнаносекундных импульсов на основе диодов с накоплением заряда // Радиотехника. 2016. № 2. С. 100-106.82. Bobreshov A.M., Zhabin A.S., Stepkin V.A., Uskov G.K. Calculation of a subnanosecond pulse generator based on charge storage diodes // Radio engineering. 2016. No. 2. P. 100-106.

83. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов. - М.: Советское радио, 1972. - 320 с.83. Voskresensky D.I. Antennas and microwave devices. Calculation and design of antenna arrays and their radiating elements. - M.: Soviet radio, 1972. - 320 p.

84. Конин В.В. Полосковые делители мощности СВЧ / В кн.: Проектирование фазированных антенных решёток / Под ред. Д.И. Воскресенского. 4-е изд. - М.: Радиотехника, 2012. - C. 587-619.84. Konin V.V. Microwave strip power dividers / In the book: Design of phased antenna arrays / Ed. DI. Voskresensky. 4th ed. - M.: Radio engineering, 2012. - P. 587 - 619.

85. Патент РФ RU190044U1, опубл. 17.06.2019, бюл. № 17. МПК(2006) H01P5/16. Компактный двойной кольцевой мост / Д.А. Летавин и др.85. RF patent RU190044U1, publ. 06/17/2019, bulletin. No. 17. IPC (2006) H01P5/16. Compact double ring bridge / D.A. Letavin et al.

86. Радиоприемные устройства / Под ред. А.П. Жуковского. - М.: Высшая школа, 1989. - 342 с. 86. Radio receivers / Ed. A.P. Zhukovsky. - M.: Higher School, 1989. - 342 p.

87. Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами. - М.: Радио и связь, 1984. - 104 с. 87. Karpov V.M., Malyshev V.A., Perevoshchikov I.V. Broadband microwave devices based on elements with lumped parameters. - M.: Radio and communication, 1984. - 104 p.

88. Патент РФ RU187315U1, опубл. 01.03.2019, бюл. № 7. МПК(2006) H01P 5/18. Компактный квадратурный направленный ответвитель / В.А. Чечеткин, Ю.Е. Мительман, Д.А. Летавин.88. RF patent RU187315U1, publ. 03/01/2019, bulletin. No. 7. IPC (2006) H01P 5/18. Compact quadrature directional coupler / V.A. Chechetkin, Yu.E. Mitelman, D.A. Letavin.

89. Грушвицкнй Р.И., Мурсаев А.X., Угрюмое Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 606 с.89. Grushvitskny R.I., Mursaev A.Kh., Gloomy E.P. Design of systems on programmable logic chips. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2002. - 606 p.

90. Гузик В.Ф., Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы. - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2016. - 472 с. 90. Guzik V.F., Kalyaev I.A., Levin I.I. Reconfigurable computing systems. - Rostov-on-Don: Southern Federal University Publishing House, 2016. - 472 p.

91. Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX. Пер. с англ. - М.: Изд. ЗАО Компэл, 2004. - 368 с.91. User Guide: MSP430X1XX Microcontroller Family. Per. from English - M.: Publishing house. CJSC Kompel, 2004. - 368 p.

92. Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ / Под ред. М. Хауса, Д. Моргана. - М.: Мир, 1979. - 443 с.92. Semiconductor devices in microwave circuits / Ed. M. House, D. Morgan. - M.: Mir, 1979. - 443 p.

93, Минаев М.И. Низкочастотный спектр автодинного преобразователя частоты // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. №. 7. С. 12-14.93, Minaev M.I. Low-frequency spectrum of an autodyne frequency converter // Electronic technology. Ser. Microwave electronics. 1989. No. 7. pp. 12-14.

94. Авт. свид. СССР SU1599968A1, опубл. 15.10.1990, бюл. № 38. МПК5 H03B9/12, 7/14. Автодинный преобразователь / В.Т. Бузыкин, С.Д. Воторопин, В.Я. Носков и др.94. Auto. date USSR SU1599968A1, publ. 10/15/1990, bulletin. No. 38. IPC 5 H03B9/12, 7/14. Autodyne converter / V.T. Buzykin, S.D. Votoropin, V.Ya. Noskov et al.

95. Патент США US6594478B1, опубл. 15.07.2003, МПК7 H04B1/28. Self oscillating mixer / V. Nair, N. El.95. US Patent US6594478B1, publ. 07/15/2003, IPC 7 H04B1/28. Self oscillating mixer / V. Nair, N. El.

96. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 8. Автодины со стабилизацией частоты внешним высокодобротным резонатором // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 12. С. 3-42.96. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Smolsky S.M. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their application. Part 8. Autodynes with frequency stabilization by an external high-quality resonator // Advances in modern radio electronics. 2013. No. 12. P. 3-42.

97. Касаткин Л.В., Чайка В.Е. Полупроводниковые устройства диапазона миллиметровых волн. - Севастополь: Вебер, 2006. - 319 с. 97. Kasatkin L.V., Chaika V.E. Millimeter wave semiconductor devices. - Sevastopol: Weber, 2006. - 319 p.

98. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. А.С. Виницкого. - М.: Сов. радио, 1978. - 528 с.98. Handbook on radar. Ed. M. Skolnik. New York, 1970: Trans. from English Volume 3. Radar devices and systems / Ed. A.S. Vinitsky. - M.: Sov. radio, 1978. - 528 p.

Claims (9)

1. Способ импульсно-доплеровской радиолокации, включающий формирование на выходе высокочастотного (ВЧ) генератора зондирующих радиоимпульсов, частоту колебаний которых смещают на величину промежуточной частоты (ПЧ) относительно частоты колебаний в остальное время периода повторения зондирующих радиоимпульсов, излучают зондирующие радиоимпульсы в контролируемое пространство и принимают отраженные от цели радиоимпульсы, в квадратурном смесителе радиоимпульсы разностной частоты (РЧ) смешивают с опорными колебаниями ПЧ и преобразуют их в область низких доплеровских частот в виде квадратурных видеоимпульсов и , после чего запоминают выборку мгновенных значений квадратурных видеоимпульсов и , по значениям которых далее получают информацию о наличии цели, дальности и параметрах ее перемещения, отличающийся тем, что радиоимпульсы на выходе ВЧ генератора получают путем ударного возбуждения ВЧ генератора последовательностью парных импульсов запуска с крутыми фронтами, формируя при этом внутри этих парных радиоимпульсов относительно импульсов запуска когерентные колебания, причем первые радиоимпульсы каждой пары являются зондирующими, а вторые – приемными, колебания отраженных от цели радиоимпульсов смешивают с собственными колебаниями ВЧ генератора во время формирования в нем приемных радиоимпульсов, вызывая в ВЧ генераторе автодинные изменения амплитуды колебаний, а также тока и/или напряжения в цепи его питания в виде радиоимпульсов РЧ, после чего выделяют автодинные изменения в виде радиоимпульсов РЧ и направляют их в квадратурный смеситель. 1. A method of pulse-Doppler radar, including the formation at the output of a high-frequency (HF) generator of probing radio pulses, the oscillation frequency of which is shifted by an intermediate frequency (IF) relative to the oscillation frequency during the rest of the repetition period of the probing radio pulses, the probing radio pulses are emitted into the controlled space and received radio pulses reflected from the target; in a quadrature mixer, difference frequency (RF) radio pulses are mixed with reference IF oscillations and converted to the low Doppler frequency region in the form of quadrature video pulses And , after which a sample of instantaneous values of quadrature video pulses is stored And , from the values of which information is then obtained about the presence of a target, range and parameters of its movement, characterized in that the radio pulses at the output of the HF generator are obtained by shock excitation of the HF generator with a sequence of paired trigger pulses with steep edges, while forming inside these paired radio pulses relative to the trigger pulses coherent oscillations, and the first radio pulses of each pair are probing, and the second are receiving; the oscillations of the radio pulses reflected from the target are mixed with the natural oscillations of the HF generator during the formation of receiving radio pulses in it, causing autodyne changes in the HF generator amplitude of oscillations, as well as current and/or voltage in its power supply circuit in the form of RF radio pulses, after which autodyne changes are isolated in the form of RF radio pulses and sent to a quadrature mixer. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту зондирующих радиоимпульсов выбирают отстоящей от частоты приемных радиоимпульсов на величину, по крайней мере, на порядок большую, чем половина полосы синхронизации ВЧ генератора, вызываемой воздействием отраженного радиосигнала. 2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the probing radio pulses is chosen to be at a distance from the frequency of the receiving radio pulses by an amount at least an order of magnitude greater than half the synchronization bandwidth of the HF generator caused by the influence of the reflected radio signal. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длительность фронта импульсов ударного возбуждения выбирают такой, чтобы она равнялась половине периода колебаний ВЧ генератора, а амплитуда импульсов была не менее чем на порядок выше уровня собственных шумов ВЧ генератора. 3. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the front of the shock excitation pulses is chosen such that it is equal to half the oscillation period of the HF generator, and the amplitude of the pulses is at least an order of magnitude higher than the intrinsic noise level of the HF generator. 4. Устройство для импульсно-доплеровской радиолокации с автодинным приёмопередатчиком, содержащее антенну, ВЧ генератор, выполненный с возможностью электрического управления частотой генерации, делитель мощности сигнала РЧ, первый и второй квадратурные смесители сигналов РЧ, фазовращатель на два квадратурных выхода сигналов опорной ПЧ, первое и второе устройства выборки-хранения, а также программируемый блок синхронизации и управления (ПБСУ), причем выходы делителя мощности сигнала РЧ присоединены к сигнальным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, первый вывод ПБСУ подключен к управляющему входу частотой ВЧ генератора, третий вывод ПБСУ подключен к входу фазовращателя сигналов опорной ПЧ, квадратурные выходы которого подключены к гетеродинным входам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ, при этом выходы последних подключены к сигнальным входам первого и второго устройств выборки-хранения, а четвертый вывод ПБСУ подключен к входам управления устройств выборки-хранения, отличающееся тем, что между вторым выводом ПБСУ и входом запуска ВЧ генератора введен генератор импульсов ударного возбуждения (ГИУВ), между ВЧ генератором и входом делителя мощности сигнала РЧ введен блок выделения (БВ) автодинного сигнала, а высокочастотный порт ВЧ генератора присоединен к антенне. 4. A device for pulse-Doppler radar with an autodyne transceiver, containing an antenna, an RF generator configured to electrically control the generation frequency, an RF signal power divider, the first and second quadrature RF signal mixers, a phase shifter for two quadrature outputs of the reference IF signals, the first and a second sampling-storage device, as well as a programmable synchronization and control unit (PSCU), wherein the outputs of the RF signal power divider are connected to the signal inputs of the first and second quadrature mixers of RF signals, the first output of the PBSU is connected to the control input of the RF generator frequency, the third output of the PBSU is connected to the input of the phase shifter of the reference IF signals, the quadrature outputs of which are connected to the heterodyne inputs of the first and second quadrature mixers of the RF signals, while the outputs of the latter are connected to the signal inputs of the first and second sample-storage devices, and the fourth output of the BSSU is connected to the control inputs of the sample-storage devices , characterized in that between the second output of the PBSU and the start input of the RF generator, an impact excitation pulse generator (HIUV) is introduced, between the HF generator and the input of the RF signal power divider, an autodyne signal extraction unit (BU) is introduced, and the high-frequency port of the RF generator is connected to the antenna. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что ПБСУ содержит первый, второй, третий и четвертый выводы, тактовый генератор, подключенный к входам программируемых умножителя (ПУЧ) и делителя (ПДЧ) частоты, а также селектор импульсов на три входа, входы которого подключены к программируемым выходам «а» ПДЧ, «б» ПДЧ и «б» ПУЧ, при этом первый, второй, третий и четвертый выводы ПБСУ подключены к программируемым выходам «а» ПДЧ, «б» ПДЧ, «а» ПУЧ и выходу селектора импульсов на три входа соответственно. 5. The device according to claim 4, characterized in that the PBSU contains the first, second, third and fourth outputs, a clock generator connected to the inputs of a programmable frequency multiplier (PFC) and a frequency divider (PDF), as well as a pulse selector for three inputs, inputs which are connected to the programmable outputs “a” MAP, “b” MAP and “b” PUCH, while the first, second, third and fourth conclusions of the PBSU are connected to the programmable outputs “a” MAP, “b” MAP, “a” PUCH and output of the pulse selector to three inputs, respectively. 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что блок выделения автодинного сигнала РЧ выполнен в виде включенного последовательно в цепь питания ВЧ генератора датчика тока, в качестве которого могут использоваться резистор, индуктивность, трансформатор, параллельный колебательный контур, схема с трансформаторно-емкостной связью контуров или выполненный на микрополосковых линиях делитель мощности Вилкинсона. 6. The device according to claim 4, characterized in that the unit for isolating the autodyne RF signal is made in the form of a current sensor connected in series to the power circuit of the RF generator, which can be used as a resistor, inductance, transformer, parallel oscillating circuit, circuit with transformer-capacitive circuit coupling or a Wilkinson power divider made on microstrip lines. 7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что блок выделения автодинного сигнала РЧ выполнен на основе детекторного диода, помещенного в резонатор ВЧ генератора или в связанную с резонатором передающую линию. 7. The device according to claim 4, characterized in that the unit for isolating the autodyne RF signal is made on the basis of a detector diode placed in the resonator of the RF generator or in the transmission line connected to the resonator. 8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что ВЧ генератор выполнен со стабилизацией частоты дополнительным внешним высокодобротным резонатором, собственная частота которого управляется при помощи регулируемой емкости варакторного диода, варикапа или посредством переключающих p-i-n-диодов. 8. The device according to claim 4, characterized in that the RF generator is made with frequency stabilization by an additional external high-Q resonator, the natural frequency of which is controlled using the adjustable capacitance of a varactor diode, a varicap, or by means of switching p-i-n diodes. 9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в качестве устройств выборки-хранения к выходам первого и второго квадратурных смесителей сигналов РЧ подключены аналого-цифровые преобразователи.9. The device according to claim 4, characterized in that analog-to-digital converters are connected to the outputs of the first and second quadrature RF signal mixers as sample-storage devices.
RU2023101609A 2023-01-26 Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation RU2803413C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803413C1 true RU2803413C1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0499706A2 (en) * 1991-02-18 1992-08-26 Dornier Gmbh A transmitting and receiving part of a pulse doppler radar
US5864313A (en) * 1995-04-06 1999-01-26 Dornier Gmbh Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems
US6587072B1 (en) * 2002-03-22 2003-07-01 M/A-Com, Inc. Pulse radar detection system
RU2239845C2 (en) * 2002-07-22 2004-11-10 Кошуринов Евгений Иванович Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications)
RU2755202C1 (en) * 2020-12-25 2021-09-14 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Autodyne-based pulse location device
RU2779887C1 (en) * 2021-07-19 2022-09-14 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") Autodyne transceiver for short-range radio location systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0499706A2 (en) * 1991-02-18 1992-08-26 Dornier Gmbh A transmitting and receiving part of a pulse doppler radar
US5864313A (en) * 1995-04-06 1999-01-26 Dornier Gmbh Process for determining the intermediate frequency deviation in frequency pulsed radar systems
US6587072B1 (en) * 2002-03-22 2003-07-01 M/A-Com, Inc. Pulse radar detection system
RU2239845C2 (en) * 2002-07-22 2004-11-10 Кошуринов Евгений Иванович Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications)
RU2755202C1 (en) * 2020-12-25 2021-09-14 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Autodyne-based pulse location device
RU2779887C1 (en) * 2021-07-19 2022-09-14 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") Autodyne transceiver for short-range radio location systems
RU2783402C1 (en) * 2021-10-27 2022-11-14 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") Method for processing radar signals for detecting targets and measuring their motion parameters in the selection zone and a radar sensor implementing it

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИГНАТКОВ К.А. Особенности автодинов миллиметрового диапазона // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, N 3. С. 189-196. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6646587B2 (en) Doppler radar apparatus
US6414627B1 (en) Homodyne swept-range radar
CN103608694A (en) Analog baseband circuit for terahertz phased array system
WO2000045460A2 (en) Short pulse microwave transceiver
US4739330A (en) Frequency modulation radio altimeter
Gite et al. Design and evaluation of c-band FMCW radar system
RU2803413C1 (en) Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation
US4065768A (en) Radar apparatus
Öztürk et al. Predistorter based K-band FMCW radar for vehicle speed detection
EP4187280B1 (en) A method for performing radar measurements and a radar device
RU2695799C1 (en) Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing
Almorox-Gonzalez et al. Millimeter-wave sensor with FMICW capabilities for medium-range high-resolution radars
RU2533198C1 (en) Method of controlling radar station resolution
RU58727U1 (en) RADAR DISTANCE METER
RU2755518C1 (en) Radar station
RU2783402C1 (en) Method for processing radar signals for detecting targets and measuring their motion parameters in the selection zone and a radar sensor implementing it
RU2234715C2 (en) Non-linear radar for finding actuating radio-electronic devices for control of explosion
RU2362180C2 (en) Short-range radiolocator with ultra high resolution (versions)
RU2500001C1 (en) Pulsed doppler radio altimeter system
Mabrouk et al. A novel algorithm for moving/fixed target discrimination in 77 GHz automotive radars
RU2608637C1 (en) Digital active phased antenna array
RU2392704C1 (en) Method of increasing broadbandness of transceiving module of phased antenna array using signal generation through direct digital synthesis, and embodiments thereof
RU2343499C1 (en) Nonlinear radar for remote delivery duct monitoring
RU2787976C1 (en) Transceiver apparatus of a homodyne radar
RU2789416C1 (en) Method for synchronous reception and processing of a request signal in an autodyne transceiver of an atmospheric radiosonde system