RU1841076C

RU1841076C - Pulse radar

Info

Publication number: RU1841076C
Application number: SU4540975/07A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Романов; Юрий Иванович Романов
Original assignee: Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in systems for detecting and identifying targets on a noise background. The radar comprises a circular polariser, an antenna, two receivers, two receiver protection units, three matched filters, two amplitude detectors, two adder units, a switch, a display, a circulator, two mixers, two signal multipliers, a low-pass filter, a phase changer, a phase detector, a high frequency generator, a phase adjuster, two clippers and two band-pass filters. The listed devices are made and connected to each other in a certain manner.

EFFECT: improved quality of recognising objects on a noise background.

6 cl, 13 dwg

Description

Предлагаемый импульсный радиолокатор относится к радиотехнике и может быть использован в системах обнаружения и распознавания целей на фоне помех, в том числе малоподвижных целей.The proposed pulsed radar relates to radio engineering and can be used in systems for detecting and recognizing targets against a background of interference, including slow-moving targets.

Особенностью обнаружения малоподвижных целей является невозможность использования методов и устройств доплеровской селекции, имеющих высокую эффективность в других случаях (см. П.А. Бакулев, В.М. Степин, Методы и устройства селекции движущихся целей, М., Радио и связь, 1986).A feature of the detection of sedentary targets is the impossibility of using methods and devices of Doppler selection, which are highly effective in other cases (see P.A. Bakulev, V.M. Stepin, Methods and devices for selecting moving targets, M., Radio and communication, 1986) .

Известны поляризационные методы селекции целей на фоне помех, эффективность которых не зависит от скорости движения целей. Так в радиолокаторе, описанном в «Справочнике по радиолокации», под ред. М. Сколника, том. 1, стр. 334, для повышения соотношения сигнал/помеха в зависимости от состояния морской поверхности и типа решаемой задачи включается сигнал с вертикальной или горизонтальной поляризацией.Known polarization methods for target selection on the background of interference, the effectiveness of which does not depend on the speed of movement of the targets. So in the radar described in the "Guide to Radar", ed. M. Skolnik, vol. 1, p. 334, to increase the signal-to-noise ratio depending on the state of the sea surface and the type of problem being solved, a signal with vertical or horizontal polarization is turned on.

Недостатком этого радиолокатора является то, что эффективность подавления в большинстве случаев менее 10 дБ, нет возможности подавлять тли распознавать помеху от дождя.The disadvantage of this radar is that the suppression efficiency in most cases is less than 10 dB, there is no way to suppress aphids to recognize interference from rain.

В книге «Защита от радиопомех», под ред. М.В. Максимова, М., Сов. радио, 1976, стр. 281, описан радиолокатор, в котором для повышения помехозащищенности излучается зондирующий сигнал с круговой поляризацией, принимается сигнал с круговой поляризацией того же направления вращения. При этом происходит ослабление помех от дождя. Недостатками этого радиолокатора являются потери полезного сигнала, а также невысокие возможности распознавания целей на фоне помех.In the book "Protection against radio interference", ed. M.V. Maksimova, M., Sov. radio, 1976, p. 281, a radar is described in which a circularly polarized sounding signal is emitted to increase noise immunity, and a circularly polarized signal of the same direction of rotation is received. This attenuates the interference from rain. The disadvantages of this radar are the loss of the useful signal, as well as the low ability to recognize targets on the background of interference.

Известен метод устранения указанных потерь полезного сигнала (А.В. Иванов, М.Е. Варганов, к вопросу об обнаружении радиолокационных сигналов при полном поляризационном приеме, "Радиотехника и электроника", 1969, 14, №11, 2042-2044). При этом наряду с приемом согласованной (совпадающей с излученной) поляризацией принимается сигнал и на ортогональной поляризации, перед обнаружением осуществляется энергетическое суммирование выходных видеосигналов этих двух каналов.A known method of eliminating these losses of the useful signal (A.V. Ivanov, M.E. Varganov, on the issue of detecting radar signals with full polarization reception, "Radio engineering and electronics", 1969, 14, No. 11, 2042-2044). At the same time, along with the reception of a coordinated (coinciding with the emitted) polarization, a signal is also received on the orthogonal polarization, before detection, energy summation of the output video signals of these two channels is carried out.

Недостатком этого устройства является то, что оно не может осуществить эффективную поляризационную селекцию, так как принимает помехи на всех поляризациях.The disadvantage of this device is that it cannot carry out effective polarization selection, since it receives interference on all polarizations.

Известен радиолокатор, описанный в докладе М. Фосси и М. Жирардели. Экспериментальные результаты радиолокатора с двойной поляризацией, Международная конференция по радиолокационной технике "Радар-84", г. Париж.Known radar described in the report of M. Fossi and M. Girardeli. Experimental results of a double polarized radar, International Conference on Radar Technology "Radar-84", Paris.

В этом радиолокаторе осуществляется прием обеих взаимно ортогональных поляризационных составляющих, а также автоматическая поляризационная селекция, подавляющая протяженные помехи.In this radar, both mutually orthogonal polarization components are received, as well as automatic polarization selection, which suppresses extended interference.

Этот радиолокатор принят нами в качестве прототипа.This radar is accepted by us as a prototype.

Он содержит соединенные последовательно между собой передающий канал (передатчик, стабильный генератор, смеситель АПЧ, опорный генератор, фазовращатель), диплексер, вращающийся переход, круговой поляризатор и антенну, два приемника (СВЧ усилитель, СВЧ преселектор, смеситель, предусилитель ПЧ, каскад ПЧ аттенюатора, усилитель ПЧ), два блока защиты (ограничители), установленные между дополнительными выходами вращающегося перехода и сигнальными входами приемников, входы опорных сигналов приемников соединены с вторым выходом передающего канала, микрокомпьютер, индикатор, блоки дискретизации и ввода/вывода сигналов в микрокомпьютер (фазовые детекторы, видеоусилители, аналого-цифровые преобразователи, буферные запоминающие устройства), причем микрокомпьютер в цифровом виде реализует устройство обработки в виде симметричного амплитудно-фазового автокомпенсатора (двух амплитудно-фазовых автокомпенсаторов и селектора канала с минимальным уровнем помех).It contains a transmitting channel connected in series (a transmitter, a stable generator, an AFC mixer, a reference generator, a phase shifter), a diplexer, a rotating junction, a circular polarizer and an antenna, two receivers (a microwave amplifier, a microwave preselector, a mixer, an IF preamplifier, and an IF attenuator cascade , IF amplifier), two protection units (limiters) installed between the additional outputs of the rotating transition and the signal inputs of the receivers, the inputs of the reference signals of the receivers are connected to the second output of the transmitting signal, a microcomputer, an indicator, sampling and input / output blocks of signals to a microcomputer (phase detectors, video amplifiers, analog-to-digital converters, buffer memory devices), and the microcomputer digitally implements a processing device in the form of a symmetric amplitude-phase autocompensator (two amplitude phase autocompensators and channel selector with a minimum level of interference).

В этом радиолокаторе осуществляется ослабление активных помех, протяженных по дальности отражений от подстилающей поверхности, что улучшает условия обнаружения и распознавания объектов.This radar attenuates active interference extended along the range of reflections from the underlying surface, which improves the conditions for detection and recognition of objects.

Недостатком этого устройства является то, что в нем подавляются помехи независимо от их микроструктуры (энергетическое подавление), что ограничивает возможности обнаружения и распознавания объектов.The disadvantage of this device is that it suppresses interference regardless of their microstructure (energy suppression), which limits the ability to detect and recognize objects.

Целью настоящего изобретения является улучшение распознавания объектов на фоне помех.The aim of the present invention is to improve the recognition of objects against a background of interference.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный радиолокатор, содержащий передающий канал, соединенные между собой круговой поляризатор и антенну, два приемника с блоками защиты, соединенными с их сигнальными входами, два согласованных фильтра, два амплитудных детектора, узел суммирования, коммутатор и индикатор, причем входы опорных сигналов приемников соединены с вторым выходом передающего выход первого согласованного фильтра через первый амплитудный детектор соединен с первыми входами узла суммирования и коммутатора, выход второго согласованного фильтра через второй амплитудный детектор соединен с вторым входом первого узла суммирования, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с входом индикатора, введены циркулятор, два смесителя, два перемножителя сигналов, третий согласованный фильтр, узел вычитания, второй узел суммирования, фильтр нижних частот, фазовращателя, фазовый детектор, генератор ВЧ, регулятор фаз, два ограничителя и два полосовых фильтра, причем циркулятор своими тремя выводами соединен, соответственно, с первым выходом передающего канала, вторым выводом кругового поляризатора и входом первого блока защиты приемника, третий вывод кругового поляризатора соединен с входом второго блока защиты приемника, между выходом первого приемника и третьим входом коммутатора подключены соединенные последовательно между собой первый смеситель, первый согласованный фильтр, первый перемножитель, второй узел суммирования и фильтр нижних частот, между выходом второго приемника и вторым входом второго узла суммирования подключены соединенные последовательно между собой второй смеситель, второй согласованный фильтр и второй перемножитель, второй вход которого соединен с вторым входом первого перемножителя и выходом третьего согласованного фильтра, вход которого соединен с выходом первого узла вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя и первым входом фазового детектора, а второй вход соединен с выходом второго смесителя и, через фазовращатель, с вторым входом фазового детектора, выход которого соединен с первым входом регулятора фаз, второй вход которого соединен с выходом генератора ВЧ, первый выход через первый ограничитель и первый полосовой фильтр соединен с вторым входом первого перемножителя, второй выход через второй ограничитель и второй полосовой фильтр соединен с вторым входом второго смесителя; передающий канал содержит модулятор, магнетронный автогенератор, два направленных ответвителя, гетеродин, и узел АПЧ, причем модулятор, магнетронный автогенератор и первый направленный ответвитель соединены последовательно между собой, первый выход первого направленного ответвителя является первым выходом передающего канала, выход гетеродина соединен с входом второго направленного ответвителя второй выход которого соединен с первым входом узла АПЧ, второй вход которого соединен с вторым выходом первого направленного ответвителя, а выход соединен с входом гетеродина, при этом первый выход второго направленного ответвителя является вторым выходом передающего канала; приемник содержит соединенные последовательно между собой усилитель СВЧ, СВЧ- преселектор, преобразователь частоты, предварительный УПЧ, аттенюатор, УПЧ, причем сигнальным входом приемника является вход усилителя СВЧ, входом опорных сигналов является второй вход преобразователя частоты выходом является выход УПЧ;This goal is achieved in that in a pulsed radar containing a transmitting channel, connected to each other by a circular polarizer and an antenna, two receivers with protection units connected to their signal inputs, two matched filters, two amplitude detectors, a summing unit, a switch and an indicator, moreover the inputs of the reference signals of the receivers are connected to the second output of the output of the first matched filter through the first amplitude detector connected to the first inputs of the summing node and the switch, the output is W The second matched filter is connected through the second amplitude detector to the second input of the first summing node, the output of which is connected to the second input of the switch, the output of which is connected to the indicator input, a circulator, two mixers, two signal multipliers, a third matched filter, a subtraction unit, and a second summing node are introduced , a low-pass filter, a phase shifter, a phase detector, an HF generator, a phase regulator, two limiters and two band-pass filters, the circulator being connected to p the first output of the transmitting channel, the second output of the circular polarizer and the input of the first receiver protection unit, the third output of the circular polarizer is connected to the input of the second receiver protection unit, between the output of the first receiver and the third input of the switch are connected the first mixer, the first matched filter, the first multiplier, connected in series , the second summing node and the low-pass filter, between the output of the second receiver and the second input of the second summing node are connected connected the second mixer, the second matched filter and the second multiplier, the second input of which is connected to the second input of the first multiplier and the output of the third matched filter, the input of which is connected to the output of the first subtraction unit, the first input of which is connected to the output of the first mixer and the first input of the phase detector and the second input is connected to the output of the second mixer and, through the phase shifter, to the second input of the phase detector, the output of which is connected to the first input of the phase regulator, the second input of which union of a RF generator output, the first output via a first limiter and the first bandpass filter coupled to a second input of the first multiplier, the second output via a second restrictor and a second bandpass filter connected to the second input of the second mixer; the transmitting channel contains a modulator, magnetron oscillator, two directional couplers, a local oscillator, and an AFC unit, the modulator, magnetron oscillator and the first directional coupler being connected in series with each other, the first output of the first directional coupler is the first output of the transmitting channel, the output of the local oscillator is connected to the input of the second directional coupler the second output of which is connected to the first input of the AFC unit, the second input of which is connected to the second output of the first directional coupler, and the output is connected to the input of the local oscillator, while the first output of the second directional coupler is the second output of the transmitting channel; the receiver contains a microwave amplifier, a microwave preselector, a frequency converter, a pre-amplifier, an attenuator, an amplifier, connected in series, the signal input of the receiver being the input of the microwave amplifier, the input of the reference signals being the second input of the frequency converter; the output is the output of the amplifier;

регулятор фаз содержит два фазовращателя, шесть аттенюаторов, два узла суммирования, полярный разделитель, инвертор, полярный объединитель, опорный узел питания и узел вычитания, причем первым входом регулятора фаз является вход полярного разделителя, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго аттенюаторов и первым входом полярного объединителя, второй выход полярного разделителя соединен с входом инвертора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого аттенюаторов и вторым входом полярного объединителя, выход которого соединен с первым входом узла вычитания, второй вход которого соединен с выходом опорного узла питания, а выход соединен с управляющими входами пятого и шестого аттенюаторов, при этом входы фазовращателей соединены между собой и с сигнальными входами пятого и шестого аттенюаторов и являются вторым входом регулятора фаз, выход первого фазовращателя соединен с сигнальными входами первого и четвертого аттенюаторов, выход второго фазовращателя соединен с сигнальными входами второго и третьего аттенюаторов, выходы четных аттенюаторов соединены с входами первого узла суммирования, выходы нечетных аттенюаторов соединены с входами второго узла суммирования, выходы первого и второго узлов суммирования являются, соответственно, первым и вторым выходами регулятора фаз;the phase regulator contains two phase shifters, six attenuators, two summing nodes, a polarizer, an inverter, a polarizer, a reference power node and a subtraction node, the first input of the phase regulator being the input of a polarizer, the first output of which is connected to the control inputs of the first and second attenuators and the first input of the polarizer, the second output of the polarizer is connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the control inputs of the third and fourth attenuators and the second input a polar combiner whose output is connected to the first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the reference power unit, and the output is connected to the control inputs of the fifth and sixth attenuators, while the inputs of the phase shifters are connected to each other and to the signal inputs of the fifth and sixth attenuators and are the second input of the phase regulator, the output of the first phase shifter is connected to the signal inputs of the first and fourth attenuators, the output of the second phase shifter is connected to the signal inputs of the second and third attenuators uators, the outputs of the even attenuators are connected to the inputs of the first summing node, the outputs of the odd attenuators are connected to the inputs of the second summing node, the outputs of the first and second nodes of summing are, respectively, the first and second outputs of the phase controller;

полярный разделитель содержит два диода и два резистора, причем первый вывод первого диода соединен с вторым выводом второго диода и является входом разделителя, второй вывод первого диода соединен с первым выводом первого резистора и является первым выходом разделителя, первый вывод второго диода соединен с первым выводом второго резистора и является вторым выходом разделителя, при этом вторые выводы резисторов соединены с корпусом узла;the polarizer contains two diodes and two resistors, the first terminal of the first diode connected to the second terminal of the second diode and is the input of the separator, the second terminal of the first diode connected to the first terminal of the first resistor and is the first output of the separator, the first terminal of the second diode is connected to the first terminal of the second the resistor and is the second output of the separator, while the second terminals of the resistors are connected to the body of the node;

полярный объединитель содержит два диода и резистор, причем первые выводы диодов являются входами объединителя, вторые выводы соединены между собой и с первым выводом резистора и являются выходом объединителя, при этом второй вывод резистора соединен с корпусом прибора.the polar combiner contains two diodes and a resistor, the first outputs of the diodes being the inputs of the combiner, the second outputs connected to each other and to the first output of the resistor and are the output of the combiner, while the second output of the resistor is connected to the housing of the device.

Введенные узел вычитания, фазовый детектор, фазовращатель, регулятор фаз осуществляют непрерывное выделение из принятого сигнала, имеющего в общем случае эллиптическую поляризацию, той части сигнала, которая соответствует круговым поляризациям любого направления вращения вектора и которая в ряде случаев является наиболее информативной при распознавании объектов.The introduced subtraction unit, phase detector, phase shifter, phase regulator continuously extract from the received signal, which generally has an elliptical polarization, that part of the signal that corresponds to circular polarizations of any direction of rotation of the vector and which in some cases is the most informative when recognizing objects.

Введенные дополнительный согласованный фильтр, генератор ВЧ, два ограничителя, два полосовых фильтра и два смесителя обеспечивают глубину подавления составляющей, соответствующей линейной поляризации. Причем установка отдельного согласованного фильтра (самого узкополосного элемента приемных трактов) после вычитания исключает влияние обычно имеющей место некоторой неидентичности согласованных фильтров двух каналов, а введенные генератор ВЧ, ограничители, полосовые фильтры и смесители исключают возникновение неидентичности частотных характеристик приемных трактор в процессе регулирования а также обеспечивают необходимое быстродействие регулирования.The introduced additional matched filter, high-frequency generator, two limiters, two band-pass filters and two mixers provide the depth of suppression of the component corresponding to linear polarization. Moreover, the installation of a separate matched filter (the narrowest element of the receiving paths) after subtraction eliminates the influence of the usually occurring some non-identity of the matched filters of the two channels, and the introduced high-frequency generator, limiters, band-pass filters and mixers eliminate the occurrence of the non-identical frequency characteristics of the receiving tractors during the regulation process and also provide necessary speed of regulation.

Введенные первый и второй перемножители, узел суммирования и фильтр нижних частот обеспечивают разделение выделенной составляющей (соответствующей круговой поляризации принятого сигнала), на две части в соответствии с направлением вращения вектора, что дает дополнительный признак при распознавании.Introduced the first and second multipliers, the summing unit and the low-pass filter provide separation of the selected component (the corresponding circular polarization of the received signal) into two parts in accordance with the direction of rotation of the vector, which gives an additional sign in recognition.

Введенный циркулятор и соответствующие связи обеспечивают симметрию построения устройства, идентичность характеристик двух приемных каналов, возможность работать в требуемом на практике большом динамическом диапазоне сигналов.The introduced circulator and corresponding connections ensure the symmetry of the device construction, the identity of the characteristics of the two receiving channels, the ability to work in the large dynamic range of signals required in practice.

Таким образом, сопоставительный анализ предлагаемого импульсного радиолокатора с прототипом показывает, что он отличается наличием новых узлов, блоков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию изобретения "новизна". При этом следует отметить, что введенное узлы и блоки широко используются в радиолокационной технике, однако поставленная цель может быть достигнута только при выполнении их определенным образом, указанным в формуле, и при соответствующих связях новых блоков с остальными блоками устройства. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".Thus, a comparative analysis of the proposed pulsed radar with the prototype shows that it is characterized by the presence of new nodes, blocks, which allows us to conclude that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty." It should be noted that the introduced units and blocks are widely used in radar technology, however, the goal can be achieved only if they are performed in a certain way, indicated in the formula, and with the corresponding connections of the new blocks with the rest of the blocks of the device. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "Significant differences".

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого импульсного радиолокатора.In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed pulsed radar.

На фиг. 2 представлена функциональная схема передающего канала.In FIG. 2 shows a functional diagram of a transmitting channel.

На фиг. 3 представлена функциональная схема приемника.In FIG. 3 shows the functional diagram of the receiver.

На фиг. 4 представлена схема кругового поляризатора.In FIG. 4 shows a circular polarizer circuit.

На фиг. 5 представлены геометрические размеры узлов кругового поляризатора (а - волноводного узла, б - разделительной пластины).In FIG. 5 shows the geometric dimensions of the nodes of the circular polarizer (a - waveguide node, b - dividing plate).

На фиг. 6 представлена функциональная схема регулятора фаз.In FIG. 6 is a functional diagram of a phase controller.

На фиг. 7 представлена функциональная схема полярного разделителя.In FIG. 7 is a functional diagram of a polar separator.

На фиг. 8 представлена функциональная схема полярного объединителя.In FIG. 8 is a functional diagram of a polar combiner.

На фиг. 9 представлена векторная диаграмма используемого способа регулирования фаз.In FIG. 9 is a vector diagram of a phase control method used.

На фиг. 10(а-д) представлены диаграммы изменения напряжений в регуляторе фаз, на фиг. 10е - соответствующие сдвиги фаз сигнала.In FIG. 10 (a-d) are diagrams of voltage changes in the phase regulator, and FIG. 10e are the corresponding phase shifts of the signal.

На фиг. 11а, б представлены примеры поляризационных эллипсов принимаемых сигналов.In FIG. 11a, b illustrate examples of polarization ellipses of received signals.

На фиг. 11в, г - соответствующие векторные диаграммы СВЧ полей в виде сумм двух векторов.In FIG. 11c, d are the corresponding vector diagrams of microwave fields in the form of sums of two vectors.

На фиг. 12а представлен пример АЧХ двух приемников с некоторой неидентичностью.In FIG. 12a shows an example of the frequency response of two receivers with some non-identity.

На фиг. 12б - результат взаимного вычитания сигналов этих двух приемников.In FIG. 12b is the result of the mutual subtraction of the signals of these two receivers.

На фиг. 13 представлены картины изменения поляризации сигналов при отражении их от различных объектов.In FIG. 13 presents pictures of changes in the polarization of signals when they are reflected from various objects.

Предлагаемый импульсный радиолокатор содержит передающий канал 1, соединенные между собой круговой поляризатор 2 и антенну 3, два приемника 4, 5 с блоками защиты 6, 7, соединенными с их сигнальными входами, два согласованных фильтра 8, 9 два амплитудных детектора 10, 11, узел суммирования 12, коммутатор 13 и индикатор 14, причем входы опорных сигналов приемников 4, 5 соединены с вторым выходом передающего канала 1, выход первого согласованного фильтра 8 через первый амплитудный детектор 10 соединен с первыми входами узла 12 суммирования и коммутатора 13, выход второго согласованного фильтра 9 через второй амплитудный детектор 11 соединен с вторым входом первого узла 12 суммирования, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 13, выход которого соединен с входом индикатора 14, содержит также циркулятор 15, два смесителя, два перемножителя сигналов 16, 17, 18, 19, третий согласованный фильтр 20, узел 21 вычитания, второй узел 22 суммирования, фильтр нижних частот 23, фазовращатель 24, фазовый детектор 25, генератор ВЧ 26, регулятор фаз 27, два ограничителя 28, 29 и два полосовых фильтра 30, 31, причем циркулятор 15 своими тремя выводами соединен, соответственно, с первым выходом передающего канала 1, вторым выводом кругового поляризатора 2 и входом первого блока 6 защиты приемника, третий вывод кругового поляризатора 2 соединен с входом второго блока 7 защиты приемника, между выходом первого приемника 4 и третьим входом коммутатора 13 подключены соединенные последовательно между собой первый смеситель 16, первый согласованный фильтр 8, первый перемножитель 17, второй узел 18 суммирования и фильтр 23 нижних частот, между выходом второго приемника 5 и вторым входом второго узла 22 суммирования подключены соединенные последовательно между собой второй смеситель 18, второй согласованный фильтр 9 и второй перемножитель 19, второй вход которого соединен с вторым входом первого перемножителя 17 и выходом третьего согласованного фильтра 20, вход которого соединен с выходом первого узла 21 вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя 16 и первым входом фазового детектора 25, а второй вход соединен с выходом второго смесителя 18 и, через фазовращатель 24, с вторым входом фазового детектора 25, выход которого соединен с первым входом регулятора фаз 27, второй вход которого соединен с выходом генератора ВЧ 26, первый выход через первый ограничитель 28 и первый полосовой фильтр 30 соединен с вторым входом первого смесителя 16, второй выход через второй ограничитель 29 и второй полосовой фильтр 31 соединен с вторым входом второго смесителя 18.The proposed pulsed radar contains a transmitting channel 1, interconnected circular polarizer 2 and antenna 3, two receivers 4, 5 with protection units 6, 7 connected to their signal inputs, two matched filters 8, 9, two amplitude detectors 10, 11, node summation 12, the switch 13 and the indicator 14, and the inputs of the reference signals of the receivers 4, 5 are connected to the second output of the transmitting channel 1, the output of the first matched filter 8 through the first amplitude detector 10 is connected to the first inputs of the node 12 summation and switch 13, the course of the second matched filter 9 through the second amplitude detector 11 is connected to the second input of the first node 12 summation, the output of which is connected to the second input of the switch 13, the output of which is connected to the input of the indicator 14, also contains a circulator 15, two mixers, two signal multipliers 16, 17 , 18, 19, third matched filter 20, subtraction unit 21, second summing unit 22, low-pass filter 23, phase shifter 24, phase detector 25, RF generator 26, phase regulator 27, two limiters 28, 29 and two band-pass filters 30, 31, and circulating 15 is connected by its three terminals, respectively, to the first output of the transmitting channel 1, the second output of the circular polarizer 2 and the input of the first receiver protection unit 6, the third output of the circular polarizer 2 is connected to the input of the second receiver protection unit 7, between the output of the first receiver 4 and the third input switch 13 connected in series with each other, the first mixer 16, the first matched filter 8, the first multiplier 17, the second summing unit 18 and the low-pass filter 23, between the output of the second receiver 5 and second the second input of the second summing unit 22 is connected in series with the second mixer 18, the second matched filter 9 and the second multiplier 19, the second input of which is connected to the second input of the first multiplier 17 and the output of the third matched filter 20, the input of which is connected to the output of the first subtraction unit 21 the first input of which is connected to the output of the first mixer 16 and the first input of the phase detector 25, and the second input is connected to the output of the second mixer 18 and, through the phase shifter 24, to the second input of the phase detector a vector 25, the output of which is connected to the first input of the phase regulator 27, the second input of which is connected to the output of the RF generator 26, the first output through the first limiter 28 and the first bandpass filter 30 connected to the second input of the first mixer 16, the second output through the second limiter 29 and second the band-pass filter 31 is connected to the second input of the second mixer 18.

Передающий канал №1 содержит модулятор 32, магнетронный автогенератор 33, направленный ответвитель 34, гетеродин 35, направленный ответвитель 36 и узел АПЧ 37, причем модулятор 32, магнетронный автогенератор 33 и направленный ответвитель 34 соединены последовательно между собой, первый выход направленного ответвителя 34 является первым выходом передающего канала 1, выход гетеродина 35 соединен с входом направленного ответвителя 36, второй выход которого соединен с первым входом узла АПЧ 37, второй вход которого соединен с вторым выходом направленного ответвителя 34, а выход соединен с входом гетеродина 35, при этом первый выход второго направленного ответвителя 36 является вторым выходом передающего канала 1.The transmitting channel No. 1 comprises a modulator 32, a magnetron oscillator 33, a directional coupler 34, a local oscillator 35, a directional coupler 36 and an AFC unit 37, the modulator 32, the magnetron oscillator 33 and the directional coupler 34 being connected in series with each other, the first output of the directional coupler 34 is the first the output of the transmitting channel 1, the output of the local oscillator 35 is connected to the input of the directional coupler 36, the second output of which is connected to the first input of the AFC unit 37, the second input of which is connected to the second output directionally of the coupler 34, and an output coupled to the input of oscillator 35, the first output of the second directional coupler 36, a second output transmission channel 1.

Приемник 4, 5 содержит соединенные последовательно между собой усилитель СВЧ 38, СВЧ-преселектор 39, преобразователь частоты 40, предварительный УПЧ 41, аттенюатор 42 и УПЧ 43, причем сигнальным входом приемника является вход усилителя СВЧ 38, входом опорных сигналов является второй вход преобразователя частоты 40, выходом является выход УПЧ 43.The receiver 4, 5 comprises in series a microwave amplifier 38, a microwave preselector 39, a frequency converter 40, a preamplifier 41, an attenuator 42 and an amplifier 43, the signal input of the receiver being the input of the microwave amplifier 38, the input of the reference signals being the second input of the frequency converter 40, the output is the output of the amplifier 43.

Регулятор фаз 27 содержит два фазовращателя 44, 45, шесть аттенюаторов 46, 47, 48, 49, 50, 51, два узла суммирования 52, 53, полярный разделитель 54, инвертор 55, полярный объединитель 56, опорный узел питания 57, и узел вычитания 58, причем первым входом регулятора фаз 27 является вход полярного разделителя 54, первый выход которого соединен с управляющими входами первого (46) и второго (47) аттенюаторов и первым входом полярного объединителя 56, второй выход полярного разделителя 54 соединен с входом инвертора 55, выход которого соединен с управляющими входами третьего (48) и четвертого (49) аттенюаторов и вторым входом полярного объединителя 56, выход которого соединен с первым входом узла вычитания 58, второй вход которого соединен с выходом опорного узла питания 57, а выход соединен с управляющими входами пятого (50) и шестого (51) аттенюаторов, при этом входы фазовращателей 44, 45 соединены между собой и с сигнальными входами пятого (50) и шестого (51) аттенюаторов и являются вторым входом регулятора фаз 27, выход первого фазовращателя (44) соединен с сигнальными входами первого (46) и четвертого (49) аттенюаторов, выход второго фазовращателя 45 соединен с сигнальными входами второго (47) и третьего (48) аттенюаторов, выходы аттенюаторов 47, 49, 51 соединены с входами первого узла суммирования 52, выходы аттенюаторов 46, 48, 50 соединены с входами второго узла суммирования 53, выходы первого (52) и второго (53) узлов суммирования являются, соответственно, первым и вторым выходами регулятора фаз 27.The phase regulator 27 contains two phase shifters 44, 45, six attenuators 46, 47, 48, 49, 50, 51, two summing nodes 52, 53, a polarizer 54, an inverter 55, a polarizer 56, a reference power supply 57, and a subtraction unit 58, the first input of the phase controller 27 is the input of the polarizer 54, the first output of which is connected to the control inputs of the first (46) and second (47) attenuators and the first input of the polarizer 56, the second output of the polarizer 54 is connected to the input of the inverter 55, the output which is connected to the control inputs of the third about (48) and the fourth (49) attenuators and the second input of the polar combiner 56, the output of which is connected to the first input of the subtraction unit 58, the second input of which is connected to the output of the reference power unit 57, and the output is connected to the control inputs of the fifth (50) and sixth (51) attenuators, while the inputs of the phase shifters 44, 45 are connected to each other and with the signal inputs of the fifth (50) and sixth (51) attenuators and are the second input of the phase regulator 27, the output of the first phase shifter (44) is connected to the signal inputs of the first (46 ) and the fourth (49) attenuator, exit the second phase shifter 45 is connected to the signal inputs of the second (47) and third (48) attenuators, the outputs of the attenuators 47, 49, 51 are connected to the inputs of the first summing node 52, the outputs of the attenuators 46, 48, 50 are connected to the inputs of the second summing node 53, the outputs of the first (52) and the second (53) summation nodes are, respectively, the first and second outputs of the phase controller 27.

Полярный разделитель 54 содержит два диода 59, 60 и два резистора 61, 62, причем первый вывод первого диода 59 соединен с вторым выводом второго диода 60 и является входом разделителя 54, второй вывод первого диода 59 соединен с первым выводом первого резистора 61 и является первым выходом разделителя 54, первый вывод второго диода соединен с первым выводом второго резистора 62 и является вторым выходом разделителя 54, при этом вторые выводы резисторов соединены с корпусом узла.The polarizer 54 contains two diodes 59, 60 and two resistors 61, 62, the first terminal of the first diode 59 being connected to the second terminal of the second diode 60 and being the input of the separator 54, the second terminal of the first diode 59 connected to the first terminal of the first resistor 61 and being the first the output of the separator 54, the first output of the second diode is connected to the first output of the second resistor 62 and is the second output of the separator 54, while the second terminals of the resistors are connected to the housing of the node.

Полярный объединитель 56 содержит два диода 63, 64 и резистор 65, причем первые выводы диодов 63, 64 являются входами объединителя 56, вторые выводы диодов 63, 64 соединены между собой и с первым выводом резистора 65 и является выходом объединителя 56, при этом второй вывод резистора 65 соединен с корпусом прибора. Приводим пример конкретного выполнения заявляемого радиолокатора.The polar combiner 56 contains two diodes 63, 64 and a resistor 65, the first terminals of the diodes 63, 64 being the inputs of the combiner 56, the second terminals of the diodes 63, 64 connected to each other and with the first terminal of the resistor 65 and is the output of the combiner 56, while the second terminal resistor 65 is connected to the housing of the device. We give an example of a specific implementation of the inventive radar.

Передающий канал 1 - обычный когерентный с импульсным магнетронным автогенератором 33, СВЧ гетеродином 35 на диоде Гана и системой АПЧ. Рабочая частота 9375 МГц (международная навигационная), длительность СВЧ импульса 0,5 мкс, импульсная мощность 50 кВт, частота повторения 2 кГц.The transmitting channel 1 is a conventional coherent one with a pulsed magnetron oscillator 33, a microwave local oscillator 35 on a Ghana diode, and an AFC system. Operating frequency 9375 MHz (international navigation), microwave pulse duration 0.5 μs, pulse power 50 kW, repetition frequency 2 kHz.

Направленный ответвитель 34 имеет переходное затухание в сторону узла АПЧ 37, равное 67 дБ. Гетеродин 35 генерирует непрерывные колебания мощностью 30 мВт в диапазоне частот 9315±50 МГц, перестройка в указанном диапазоне электронная. Направленный ответвитель 36 имеет переходное затухание в сторону узла АПЧ 37, равное 10 дБ. Узел АПЧ 37 выполнен на транзисторах, 2Т399А, осуществляет электронную автоподстройку. Переходная частота дискриминатора узла АПЧ равна 60 МГц. На обоих входах узла АПЧ имеются механически регулируемые аттенюаторы СВЧ для установки уровней входных сигналов.The directional coupler 34 has a transitional attenuation towards the AFC unit 37, equal to 67 dB. The heterodyne 35 generates continuous oscillations with a power of 30 mW in the frequency range 9315 ± 50 MHz, the tuning in the specified range is electronic. The directional coupler 36 has a transitional attenuation towards the AFC unit 37 equal to 10 dB. Node AFC 37 is made on transistors, 2T399A, provides electronic auto-tuning. The transition frequency of the discriminator of the AFC unit is 60 MHz. At both inputs of the AFC unit, there are mechanically adjustable microwave attenuators for setting input signal levels.

Приемники 4 и 5 идентичны. Усилитель СВЧ 38 транзисторный малошумящий типа ТП038204А, выпускаемый ПО "Сатурн" г. Киев. СВЧ переселектор 39 является полосовым фильтром СВЧ, обеспечивает пропускание сигналов рабочей частоты (в полосе 9375±40 МГц) и подавление "зеркальной" полосы не менее чем на 10 дБ для исключения влияния шумов из "зеркальной" "полосы" на чувствительность приемника.Receivers 4 and 5 are identical. Microwave amplifier 38 transistor low noise type TP038204A, manufactured by Saturn in Kiev. The microwave selector 39 is a microwave bandpass filter that provides transmission of operating frequency signals (in the band 9375 ± 40 MHz) and suppression of the “mirror” band by at least 10 dB to exclude the influence of noise from the “mirror” band on the receiver sensitivity.

Смеситель 40 диодный балансного типа. Промежуточная частота приемника 60 МГц, полоса пропускания 6 МГц. Узлы УПЧ 41 и 43 выполнены на транзисторах типа 2Т.363А, 2Т399А.Mixer 40 diode balanced type. Intermediate receiver frequency 60 MHz, 6 MHz bandwidth. The UPCH 41 and 43 nodes are made on transistors of the type 2T.363A, 2T399A.

Аттенюатор 42 имеет максимальное затухание 10 дБ, служит для начального выравнивания коэффициентов передачи приемников 4 и 5.The attenuator 42 has a maximum attenuation of 10 dB, serves for the initial alignment of the gain of the receivers 4 and 5.

Круговой поляризатор 2 выполнен по типу устройства, описанного в патенте США №4122406, 1978.The circular polarizer 2 is made according to the type of device described in US patent No. 4122406, 1978.

Схема поляризатора 2 представлена на фиг. 4, геометрические размеры его элементов даны на фиг. 5. Поляризатор 2 представляет собой два прямоугольных волновода, сложенных своими широкими стенками (фиг. 5а). Соединенные широкие стенки по мере приближения к выходу сходят к нулю. Закон изменения размера общей стенки (перегородки) дан на фиг. 5б. В таком поляризаторе сигнал, поступающий на один вход, имеет на выходе правую круговую поляризацию, поступающий на другой вход - имеет на выходе левую круговую поляризацию.The polarizer circuit 2 is shown in FIG. 4, the geometric dimensions of its elements are given in FIG. 5. Polarizer 2 is two rectangular waveguides folded by their wide walls (Fig. 5a). The connected wide walls approach zero as they approach the exit. The law of changing the size of the common wall (partition) is given in FIG. 5 B. In such a polarizer, the signal arriving at one input has a right circular polarization at the output, and the signal arriving at another input has a left circular polarization at the output.

Антенна 3 - зеркального типа, рассчитана на работу с любой поляризацией.Antenna 3 - mirror type, designed to work with any polarization.

Блоки защиты 6, 7 имеют обычные разрядник на входе и соединенный с ним последовательно полупроводниковый ограничитель амплитуды (для уменьшения уровня просачивающегося на вход приемника сигналов от передатчика), циркулятор 15 ферритовый трехплечий.The protection units 6, 7 have a conventional input arrester and a semiconductor amplitude limiter connected in series with it (to reduce the level of signals leaking to the input of the receiver from the transmitter), a three-arm circulator 15.

Смесители 16, 18 выполнены на микросхемах 174ПС2.Mixers 16, 18 are made on microcircuits 174PS2.

Согласованные фильтры 8, 9, 20 - полосовые фильтры на частоту 20 МГц с полосой пропускания 3 МГц. Амплитудные детекторы 10, 11 выполнены на диодах типа 1Д507А.Matched filters 8, 9, 20 - bandpass filters at a frequency of 20 MHz with a bandwidth of 3 MHz. Amplitude detectors 10, 11 are made on diodes of the type 1D507A.

Узлы суммирования 12, 22 выполнены на микросхемах серии 154УД4. Коммутатор 13 представляет собой галетный переключатель на три направления. Индикатор 14 представляет собой обычный индикатор кругового обзора, на электронно-лучевой трубке.Summation nodes 12, 22 are made on 154UD4 series microcircuits. The switch 13 is a three-way biscuit switch. Indicator 14 is a conventional circular viewing indicator on a cathode ray tube.

Перемножители 17, 19 выполнены на микросхемах типа 174ПС2.The multipliers 17, 19 are made on type 174PS2 microcircuits.

Узел вычитания 21 выполнен на микросхеме 171УВ2, 154УД4.Subtraction unit 21 is made on a microcircuit 171УВ2, 154UD4.

Фильтр нижних частот 23 имеет полосу пропускания 3 МГц, полосовые фильтры 30, 31 - полосу 10÷20 МГц (при средней частоте 40 МГц).The low-pass filter 23 has a passband of 3 MHz, band-pass filters 30, 31 have a band of 10 ÷ 20 MHz (with an average frequency of 40 MHz).

Фазовращатель 24 имеет сдвиг фаз 90° на частоте 60 МГц.Phaser 24 has a phase shift of 90 ° at a frequency of 60 MHz.

Фазовый детектор 25 выполнен на микросхемах серии К500.The phase detector 25 is made on a chip series K500.

Генератор ВЧ выполнен на транзисторах 2Т399Л, 2Т363А, 2Т371А и кварцевом резонаторе. Он обеспечивает генерацию непрерывного синусоидального сигнала на частоте 40 МГц. Ограничители 28, 29 выполнены на микросхемах серии К500.The RF generator is made on transistors 2T399L, 2T363A, 2T371A and a quartz resonator. It provides the generation of a continuous sinusoidal signal at a frequency of 40 MHz. The limiters 28, 29 are made on chips of the K500 series.

Фазовращатели 44 и 45 имеют, соответственно, сдвиги фаз -90° и +90° на частоте 40 МГц.Phase shifters 44 and 45 have, respectively, phase shifts of -90 ° and + 90 ° at a frequency of 40 MHz.

Аттенюаторы 46, 47, 48, 49, 50, 51 выполнены на микросхемах 174ПС2, их коэффициенты передачи по сигнальной цепи изменяются в пределах 0÷1 в соответствии с управляющим напряжением.Attenuators 46, 47, 48, 49, 50, 51 are made on 174PS2 microcircuits, their transmission coefficients on the signal circuit vary within 0 ÷ 1 in accordance with the control voltage.

Инвертор 55 осуществляет операцию изменения знака напряжения без изменения его абсолютной величины, т.е. U₃=-U₂.The inverter 55 performs the operation of changing the sign of the voltage without changing its absolute value, i.e. U ₃ = -U ₂ .

Опорный узел питания 37 стабилизированный, его выходное напряжение Uоп=+1 вольт.The reference power supply 37 is stabilized, its output voltage is Uop = + 1 volt.

Узел вычитания 58 осуществляет вычитание выходного напряжения узла 56 из выходного напряжения узла 57.The subtraction node 58 subtracts the output voltage of the node 56 from the output voltage of the node 57.

Управляющее напряжение, поступающее на вход регулятора фаз 27, изменяется в пределах от -1 вольта до +1 вольта, при этом дополнительная фаза на выходе узла 52 изменяется от -90° до +90°, дополнительная фаза на выходе узла 53 изменяется от +90° до -90°, соответственно изменение дополнительной разности фаз на двух выходах регулятора фаз 27 в пределах от -180° до +180°.The control voltage supplied to the input of the phase regulator 27 varies from -1 volt to +1 volt, while the additional phase at the output of node 52 varies from -90 ° to + 90 °, the additional phase at the output of node 53 varies from +90 ° to -90 °, respectively, the change in the additional phase difference at the two outputs of the phase regulator 27 in the range from -180 ° to + 180 °.

Перемножители 17, 19, узел суммирования 22, согласованные фильтры 8, 9, фильтр нижних частот 23 предназначены для определения направления круговой поляризации. Так, если уровень сигнала на выходе приемника 4 больше, чем на выходе приемника 5 (поляризация круговой поляризации принятого сигнала согласована с излученным), то фаза нескомпенсированного остатка после узлов 21, 20 совпадает с фазой сигнала на выходе узла 8, поэтому на выходе перемножителя 17 образуется видеосигнал положительной полярности. В противоположном случае (при ортогональной круговой поляризации) сигналы на выходах узлов 9 и 20 противофазны, поэтому образуется видеосигнал отрицательной полярности. Полярность этого видеосигнала существенно дополняет информацию о наблюдаемом объекте (фиг. 13).Multipliers 17, 19, summing unit 22, matched filters 8, 9, low pass filter 23 are used to determine the direction of circular polarization. So, if the signal level at the output of receiver 4 is greater than that at the output of receiver 5 (the polarization of the circular polarization of the received signal is consistent with the emitted signal), then the phase of the uncompensated residue after nodes 21, 20 coincides with the phase of the signal at the output of node 8, therefore, at the output of the multiplier 17 a video signal of positive polarity is generated. In the opposite case (with orthogonal circular polarization), the signals at the outputs of nodes 9 and 20 are out of phase, therefore, a video signal of negative polarity is generated. The polarity of this video signal substantially complements the information about the observed object (Fig. 13).

Работает предполагаемый импульсный радиолокатор следующим образом. Передающий канал 1 на своем первом выходе выдает мощные СВЧ импульсы, которые проходят через циркулятор 15 и круговой поляризатор 2 в антенну 3 и излучаются, причем излучаемый сигнал имеет правую круговую поляризацию.The proposed pulsed radar operates as follows. The transmitting channel 1 at its first output generates powerful microwave pulses that pass through the circulator 15 and the circular polarizer 2 to the antenna 3 and are emitted, and the radiated signal has a right circular polarization.

Принимаемый антенный сигнал, имеющий в общем случае эллиптическую поляризацию, при прохождении через круговой поляризатор 2 разлагается на две составляющие в круговом базисе. Составляющая, соответствующая правой (согласованной с излученным сигналом) круговой поляризации поступает через циркулятор 15 и блок защиты 6 на сигнальный вход приемника 4. Составляющая соответствующая левой (ортогональной излученному сигналу) круговой поляризации поступает через блок защиты 7 на сигнальный вход приемника 5. На опорные входы приемников 4, 5 подаются со второго выхода передающего канала 1 гетеродинирующий сигнал.The received antenna signal, which has an elliptical polarization in the general case, decomposes into two components in a circular basis when passing through a circular polarizer 2. The component corresponding to the right (consistent with the emitted signal) circular polarization enters through the circulator 15 and the protection unit 6 to the signal input of the receiver 4. The component corresponding to the left (orthogonal to the emitted signal) circular polarization enters through the protection unit 7 to the signal input of the receiver 5. To the reference inputs receivers 4, 5 are fed from the second output of the transmitting channel 1 heterodyne signal.

На входах приемников 4, 5 имеются обычные импульсные сигналы приемников на промежуточной частоте 60 МГц.At the inputs of the receivers 4, 5 there are conventional pulse signals from the receivers at an intermediate frequency of 60 MHz.

При прохождении этих сигналов через смесители 16, 18 происходит их преобразование на частоту 20 МГц, а также внесение в эти сигналы дополнительных сдвигов фаз, определяемых фазами сигналов 40 МГц, поступающих на вторые входы этих смесителей. Далее излученные сигналы на частоте 20 МГц вычитаются, пропускаются через согласованный фильтр 20.When these signals pass through the mixers 16, 18, they are converted to a frequency of 20 MHz, as well as additional phase shifts are introduced into these signals, determined by the phases of the 40 MHz signals supplied to the second inputs of these mixers. Next, the emitted signals at a frequency of 20 MHz are subtracted, passed through a matched filter 20.

Фазовый детектор 25 имеет на своем выходе нулевой сигнал тогда, когда разность фаз поступающих на него двух сигналов равна 90°. Введенный фазовращатель 24 сдвигает "нуль" на 90° в обратную сторону, при этом "нуль" получается при разности фаз 0°, а это необходимо для эффективного вычитания сигналов в узле 21.The phase detector 25 has a zero signal at its output when the phase difference of the two signals arriving at it is 90 °. The introduced phase shifter 24 shifts the "zero" 90 ° in the opposite direction, while the "zero" is obtained with a phase difference of 0 °, and this is necessary for the effective subtraction of signals in node 21.

Система в виде узлов 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 16, 18 автоматически поддерживает разность фаз поступающих на входы узла 21 сигналов близкой к нулю. Для внесения в вычитаемые сигналы соответствующих сдвигов фаз выходной сигнал фазового детектора 25 входит в узле 27 в сигнал генератора ВЧ26 дополнительные фазовые сдвиги, причем на первом и втором выходах узла 27 эти сдвиги фаз противоположны и практически равны между собой по своей величине. Введение сдвига фаз в сигнал генератора ВЧ в узле 27 происходит следующим образом. Поступающий на второй вход узла 27 высокочастотный сигнал поступает непосредственно на сигнальные входы аттенюаторов 50, 51, через фазовращатель 45 (сдвиг +90°) - на сигнальные входы аттенюаторов 47, 348, через фазовращатель 44 (сдвиг - 90°) - на сигнальные входы аттенюаторов 46, 49.The system in the form of nodes 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 16, 18 automatically maintains a phase difference of signals arriving at the inputs of node 21 close to zero. To introduce the corresponding phase shifts into the subtracted signals, the output signal of the phase detector 25 enters additional phase shifts into the signal of the RF generator 26 at the node 27, and at the first and second outputs of the node 27 these phase shifts are opposite and practically equal in magnitude. The introduction of the phase shift in the signal of the RF generator in the node 27 is as follows. The high-frequency signal arriving at the second input of node 27 goes directly to the signal inputs of the attenuators 50, 51, through the phase shifter 45 (shift + 90 °) - to the signal inputs of the attenuators 47, 348, and through the phase shifter 44 (shift - 90 °) - to the signal inputs of the attenuators 46, 49.

Поступающий через первый вход узла 27 управляющий сигнал используется для управления аттенюаторами 46, 47, 48, 49, 50, 51. Используется то свойство суммирования двух высокочастотных сигналов одной частоты, что фаза суммарного сигнала лежит между фазами суммируемых и определяется соотношением амплитуд суммируемых сигналов (фиг. 9).The control signal coming through the first input of node 27 is used to control the attenuators 46, 47, 48, 49, 50, 51. The property of summing two high-frequency signals of the same frequency is used that the phase of the total signal lies between the phases of the summed signals and is determined by the ratio of the amplitudes of the summed signals (Fig. . 9).

Коэффициенты передачи аттенюатор в задаются напряжениями U₁, U₃, U₅, имеющимися в пределах от 0 до +1. Графики, разъясняющие метод формирования этих напряжений, приведены на фиг. 10.The attenuator transmission coefficients are specified by voltages U ₁ , U ₃ , U ₅ , ranging from 0 to +1. Graphs explaining the method of generating these stresses are shown in FIG. 10.

Так, например, при нулевом управляющем напряжении оба выходных напряжения узла 54 (U₁, U₂) также равны нулю. Соответственно равны нулю напряжения U₃, U₄, коэффициенты передачи аттенюаторов 46, 47, 48, 49. Выходное напряжение U₅ узла вычитания 58 равно опорному напряжению +1 узла 57, так как U₄=0.So, for example, at zero control voltage, both output voltages of the node 54 (U ₁ , U ₂ ) are also equal to zero. Correspondingly, the voltages U ₃ , U ₄ , and the transmission coefficients of the attenuators 46, 47, 48, 49 are equal to zero. The output voltage U _{5 of} the subtraction node 58 is equal to the reference voltage +1 of the node 57, since U ₄ = 0.

При этом коэффициенты передачи аттенюаторов 50, 51 равны единице, сигнал с нулевым фазовым сдвигом через них и узлы 52, 53 поступают на оба выхода регулятора 27, сдвиг фаз отсутствует.In this case, the transmission coefficients of the attenuators 50, 51 are equal to unity, the signal with a zero phase shift through them and the nodes 52, 53 are fed to both outputs of the controller 27, there is no phase shift.

При управляющем напряжении, равном +1, напряжения U₂, U₃, U₅ равны нулю, на первый выход через аттенюатор 47 поступает сигнал с фазой +90°, на второй выход через аттенюатор 46 поступает сигнал с фазой - 90°, сдвиг ФАЗ на выходах составляет +180°.When the control voltage is +1, the voltages U ₂ , U ₃ , U ₅ are equal to zero, the signal with the phase + 90 ° enters the first output through the attenuator 47, the signal with the phase 90 ° enters the second output through the attenuator 46, phase shift at the outputs is + 180 °.

При управляющем напряжении, равном -1, напряжения U₁, U₅ равны нулю, на первый выход через аттенюатор 49 поступает сигнал с фазой -90°, на второй выход через аттенюатор 48 поступает сигнал с фазой +90°, сдвиг фаз на выходах составляет -180°.When the control voltage is -1, the voltages U ₁ , U ₅ are equal to zero, the signal with the phase -90 ° arrives at the first output through the attenuator 49, the signal with the phase + 90 ° arrives at the second output through the attenuator 48, the phase shift at the outputs is -180 °.

Когда управляющее напряжение больше нуля, но меньше единицы (или меньше нуля, но больше минус единицы) то в узлах 52, 53 осуществляется суммирование пар высокочастотных сигналов (фиг. 9), получая промежуточные значения фаз. Полные характеристики приращения фаз по первому (φ₁) и второму (φ₂) выходам в зависимости от входного управляющего напряжения приведены на фиг. 10е.When the control voltage is greater than zero, but less than unity (or less than zero, but greater than minus unity), then at nodes 52, 53 pairs of high-frequency signals are summed (Fig. 9), obtaining intermediate phase values. The full characteristics of the phase increment in the first (φ ₁ ) and second (φ ₂ ) outputs, depending on the input control voltage, are shown in FIG. 10th.

Предлагаемый способ управления фаз обладает необходимым для работы быстродействием.The proposed method of phase control has the necessary speed for operation.

Для уменьшения изменения амплитуды сигналов в приемных трактах при регулировании фаз, узлы 16, 18 выполнены в виде смесителей, причем вторыми их входами являются входы гетеродинирующего сигнала (более мощного). В этом случае, если амплитуда сигнала на выходе узла 16, 18 практически линейно зависит от амплитуды сигнала на его первое входе, то от амплитуды сигнала на втором входе (гетеродинирующего) оно зависит в десятки раз меньше. Чтобы еще уменьшить эту зависимость выходные сигналы регулятора фаз 27 пропускаются в дальнейшем через ограничители 28, 29 амплитуды. Полосовые фильтры 30, 31 используются для подавления возникающих при ограничении амплитуды гармоник.To reduce the change in the amplitude of the signals in the receiving paths during phase control, the nodes 16, 18 are made in the form of mixers, and their second inputs are the inputs of a heterodyne signal (more powerful). In this case, if the amplitude of the signal at the output of node 16, 18 depends almost linearly on the amplitude of the signal at its first input, then it depends on the amplitude of the signal at the second input (heterodyne) tens of times less. To further reduce this dependence, the output signals of the phase controller 27 are passed through the amplitude limiters 28, 29 in the future. Band-pass filters 30, 31 are used to suppress the harmonics that occur when the amplitude is limited.

В процессе авторегулирования фазы сигналов, поступающих на вторые входы смесителей 16, 18 устанавливаются такими, что фазы сигналов на выходе этих смесителей всегда одинаковы, что обеспечивает их вычитание в узле 21. Автоматическое уравнивание амплитуд вычитаемых сигналов не осуществляется, начальная установка их уровней осуществляется в приемниках 4, 5 аттенюаторами 42 таким образом, чтобы уравнять их при чисто линейной поляризации поступающих на вход антенны отраженных сигналов.In the process of autoregulation, the phases of the signals arriving at the second inputs of the mixers 16, 18 are set such that the phases of the signals at the output of these mixers are always the same, which ensures their subtraction in node 21. Automatic equalization of the amplitudes of the subtracted signals is not carried out, the initial setting of their levels is carried out in receivers 4, 5 by attenuators 42 in such a way as to equalize them with a purely linear polarization of the reflected signals received at the antenna input.

Глубокое (до 30÷40 дБ) подавление остатков сигналов при вычитании обеспечивается тем, что из частотных полос пропускания приемников 4, 5 более узкополосным фильтром 20 "вырезается" одна и та же полоса, вычитаемых сигналов (фиг. 11а), в связи с чем остатки вычитания (фиг. 11в) значительно меньше чем при отсутствии такого "вырезания" полос (фиг. 11б). Более того, показанный на Фиг. 11в остаток, имеющий форму прямоугольника, может быть сведен к нулю начальной установкой аттенюаторов 42.Deep (up to 30–40 dB) suppression of signal residues during subtraction is ensured by the fact that the same band of subtracted signals is “cut out” from the frequency passband of receivers 4, 5 with a narrower filter 20 (Fig. 11a), and therefore residues of subtraction (Fig. 11c) are significantly less than in the absence of such “cutting” of the bands (Fig. 11b). Moreover, shown in FIG. 11b, the remainder having the shape of a rectangle can be reduced to zero by the initial installation of the attenuators 42.

Обычно в узлах регулирования фаз с электронным управлением в процессе регулирования имеется небольшое (единицы процентов) изменение частотной характеристики (фиг. 11в), что приводит к нескомпенсированным остатком при вычитании (фиг. 11г). Введенные в предлагаемом радиолокаторе узлы, регулирующие фазы путем ввода сдвигов в гетеродинирующие сигналы смесителей с последующим вычитанием преобразованных сигналов таких искажений не имеет, при этом снижается указанное ограничение по глубине подавления сигналов.Typically, in the phase control nodes with electronic control in the process of regulation there is a small (units of percent) change in the frequency response (Fig. 11c), which leads to an uncompensated balance when subtracting (Fig. 11d). The nodes that regulate the phases introduced in the proposed radar by introducing shifts into the heterodyne signals of the mixers, followed by subtracting the converted signals, have no such distortions, while this restriction on the depth of signal suppression is reduced.

Отраженный от объектов, подстилающей поверхности, и даже от капель дождя радиолокационный сигнал имеет, в общем случае, эллиптическую поляризацию. При этом часто эллипс имеет вытянутую форму (соотношение осей эллипса значительно больше единицы), форма эллипса и его наклон может достаточно быстро изменяться.Reflected from objects, underlying surface, and even from raindrops, the radar signal has, in the general case, elliptical polarization. In this case, the ellipse often has an elongated shape (the ratio of the axes of the ellipse is much larger than unity), the shape of the ellipse and its slope can change quite quickly.

Для улучшения распознавания объектов на фоне мешающих отражений предлагается для использования модель отраженного сигнала в виде суммы двух сигналов, первый из которых является сигналом с линейной поляризацией, а второй - сигналом с круговой поляризацией (фиг. 12). При изменении ориентации главной оси эллипса с вертикальной (фиг. 12а) на горизонтальную (фиг. 12б) можно считать (фиг. 12в, г), что составляющая круговой поляризации может не изменяться.To improve the recognition of objects against the background of interfering reflections, it is proposed to use a model of the reflected signal in the form of the sum of two signals, the first of which is a signal with linear polarization, and the second is a signal with circular polarization (Fig. 12). When the orientation of the main axis of the ellipse changes from vertical (Fig. 12a) to horizontal (Fig. 12b), it can be assumed (Fig. 12c, d) that the component of circular polarization may not change.

Составляющие с линейной и с круговой поляризациями образуются при отражении от различных объектов. Так, при отражении от плоской металлической пластины направление вращения круговой поляризации изменяется на противоположное (фиг. 13а). При отражении от двухгранного и трехгранного уголкового отражателя такое изменение направления вращения происходит дважды (фиг. 13б) или трижды (фиг. 13в). При отражении от капли воды (дождь, брызги в приводном слое и т.п.) направление вращения изменяется один раз (фиг. 13д). При облучении сигналом с любой поляризацией тонкого штыря поляризация отраженного сигнала линейная, наклон ее определяется ориентацией штыря.Linear and circular polarized components are formed by reflection from various objects. So, when reflected from a flat metal plate, the direction of rotation of circular polarization changes to the opposite (Fig. 13a). When reflected from a dihedral and trihedral corner reflector, such a change in the direction of rotation occurs twice (Fig. 13b) or three times (Fig. 13c). When reflected from a drop of water (rain, splashes in the drive layer, etc.), the direction of rotation changes once (Fig. 13e). When irradiated with a signal with any polarization of a thin pin, the polarization of the reflected signal is linear, its slope is determined by the orientation of the pin.

В ряде важных случаев (распознавание радиолокационных ловушек, анализ состояния морской поверхности и др.) наибольшей информативностью, по нашему мнению, обладает составляющая отраженного сигнала с круговой поляризацией. При этом другая составляющая (с линейной поляризацией) в связи со своей малой информативностью и относительно большим уровнем рассматривается нами как помеха и подавляется.In a number of important cases (recognition of radar traps, analysis of the state of the sea surface, etc.), in our opinion, the component of the reflected signal with circular polarization has the greatest information content. In this case, another component (with linear polarization) is considered by us as a hindrance and is suppressed due to its low information content and relatively high level.

Подавление составляющей именно с линейной поляризацией обеспечиваем тем, что только для сигналов с линейной поляризацией сигналы двух приемных каналов, осуществляющих прием составляющих с левой и с правой круговыми поляризациями, имеют точно равные амплитуды, и при вычитании взаимно компенсирующиеся.We provide the suppression of a component with linear polarization by the fact that only for signals with linear polarization the signals of the two receiving channels that receive components with left and right circular polarizations have exactly equal amplitudes, and when subtracted they are mutually compensated.

В известном радиолокаторе соотношение указанных составляющих с круговой и линейной поляризациями, которое с точки зрения распознавания объектов на фоне помех в указанных случаях может считаться соотношением полезный сигнал/помеха, составляет в среднем - 10 дБ.In the known radar, the ratio of these components with circular and linear polarization, which from the point of view of recognition of objects against the background of interference in these cases, can be considered the ratio of the useful signal / interference, is on average - 10 dB.

Введенные блоки работают в типовых режимах и в совокупности обеспечивают подавление сигнала, в данном случае составляющей с линейной поляризацией, также на типичную величину 20÷30 дБ.The introduced blocks operate in typical modes and together provide signal suppression, in this case a component with linear polarization, also by a typical value of 20–30 dB.

На столько же улучшается и соотношение сигнал/помеха, т.е. становится равным 10÷20 дБ, что вполне достаточно для распознавания объектов, например, распознавания участков морской поверхности с малым уровнем капельных образований в приводном слое, соответствующих пятнам нефти.Signal-to-noise ratio improves by the same amount, i.e. becomes equal to 10 ÷ 20 dB, which is quite sufficient for object recognition, for example, recognition of areas of the sea surface with a low level of droplet formations in the drive layer corresponding to oil spots.

Известные станции активных помех США имеют, в основном, сигналы с линейной поляризацией (обычно с углом наклона 45°, чтобы подавлять РЛС и с вертикальной, и с горизонтальной поляризациями).Well-known US jamming stations have mainly linearly polarized signals (usually with a tilt angle of 45 ° to suppress radar with both vertical and horizontal polarizations).

Предлагаемый радиолокатор подавляет также помехи также на указанную величину 20÷30 дБ.The proposed radar also suppresses interference by the specified value 20 ÷ 30 dB.

В связи с актуальностью задачи улучшения распознавания объектов на фоне помех, считаем, что предлагаемый радиолокатор найдет достаточно широкое применение как в военных, так и в гражданских областях.Due to the relevance of the task of improving recognition of objects against a background of interference, we believe that the proposed radar will find wide application in both military and civilian areas.

Claims

1. A pulsed radar containing a transmitting channel, a circular polarizer and an antenna connected to each other, two receivers, two receiver protection units, the output of each of which is connected to the signal input of the corresponding receiver, two matched filters (SF), two amplitude detectors, a summing unit ( BS), a switch and an indicator, the inputs of the reference signals of the receivers connected to the second output of the transmitting channel, the output of the first SF through the first amplitude detector connected to the first input of the BS and the first input of the switch, the path of the second SF through the second amplitude detector is connected to the second input of the BS, the output of which is connected to the second input of the switch, the output of which is connected to the indicator input, characterized in that, in order to improve the quality of recognition of objects against the background of interference, a circulator, two mixers are introduced into it , two signal multipliers (PS), a third SF, a subtraction unit (BV), a second BS, a low-pass filter (LPF), a phase shifter, a phase detector, a high-frequency generator (HPF), a phase regulator, two limiters and two bandpass filters (PF ), and the first the output of the circulator is connected to the first output of the transmitting channel, the second output of the circulator is connected to the second output of the circular polarizer and the third output of the circulator is connected to the input of the first receiver protection unit, the third output of the circular polarizer is connected to the input of the second receiver protection unit, the output of the first receiver through the first mixer connected in series , the first SF, the first PS, the second BS and the low-pass filter connected to the third input of the switch, the output of the second receiver, through the second mixer, connected in series, the second Ф and the second PS are connected to the second input of the second BS, the second input of the second PS is connected to the second input of the first PS and the output of the third SF, the input of which is connected to the output of the first BV, the first input of which is connected to the output of the first mixer and the first input of the phase detector, the second input The BV is connected to the output of the second mixer and through the phase shifter with the second input of the phase detector, the output of which is connected to the first input of the phase regulator, the second input of which is connected to the output of the HF, the first output of the phase regulator is connected in series through the first limiter and the first PD is connected to the second input of the first mixer, the second output of the phase controller via a second limiter connected in series and a second PD coupled to a second input of the second mixer.

2. The pulsed radar according to claim 1, characterized in that the transmitting channel comprises a modulator, magnetron oscillator (MA), two directional couplers (BUT), a local oscillator and an automatic frequency control unit (BAPCH), wherein the modulator, MA and the first BUT are connected in series among themselves, the first output of the first BUT is the first output of the transmitting channel, the local oscillator output is connected to the input of the second BUT, the second output of which is connected to the second output of the first BUT, and the output is connected to the local oscillator input, while the first output of the second BUT is the second output of the transmitting channel.

3. The pulsed radar according to claim 1, characterized in that the receiver contains a series-connected microwave amplifier, microwave preselector, frequency converter, intermediate frequency pre-amplifier (UHF), attenuator, UHF, and the input of the microwave amplifier is the signal input of the receiver, the second input of the converter frequency is the input of the reference signals.

4. The pulse radar according to claim 1, characterized in that the phase regulator comprises two phase shifters, six attenuators, two summing units (BS), a polarizer (PR), an inverter, a polar combiner (ON), a reference power supply unit (OBP), and a subtraction unit (BV), wherein the PR input is the first input of the phase controller, the first PR output is connected to the control inputs of the first and second attenuators and the first software input, the second PR output is connected to the inverter input, the output of which is connected to the control inputs of the third and fourth attenuators and second m software input, the output of which is connected to the OBP output, and the output is connected to the control inputs of the fifth and sixth attenuators, while the inputs of the phase shifters are interconnected and the signal inputs of the fifth and sixth attenuators and are the second input of the phase regulator, the output of the first phase shifter is connected to the signal inputs the first and fourth attenuators, the output of the second phase shifter is connected to the signal inputs of the second and third attenuators, the outputs of the even attenuators are connected to the corresponding inputs of the BS, the outputs of the odd a the attenuators are connected to the corresponding inputs of the second BS, the outputs of the first and second BS are, respectively, the first and second outputs of the phase regulator.

5. The device according to p. 4, characterized in that the polarizer (PR) contains two diodes and two resistors, the first output of the first diode connected to the second output of the second diode and is the input of the PR, the second output of the first diode is connected to the first output of the first resistor and is the first output of the PR, the first output of the second diode is connected to the first output of the second resistor and is the second output of the PR, while the second outputs of the resistors are connected to the housing of the node.

6. The device according to claim 4, characterized in that the polar combiner (ON) contains two diodes and a resistor, the first terminals of the diodes being inputs of the software, the second terminals of the diodes connected to each other and to the first output of the resistor and are the output of the software, while the second the output of the resistor is connected to the housing of the device.