RU2096805C1

RU2096805C1 - Radar responder

Info

Publication number: RU2096805C1
Application number: RU94014802A
Authority: RU
Inventors: В.М. Жуков; М.В. Жуков
Original assignee: Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: radar equipment. SUBSTANCE: device has power amplifier, serial circuit of antenna, isolation unit, which second input is connected to output of power amplifier, and low-noise detector. In addition device has serial circuit of detector, video amplifier, decoder, which output is connected to input of power amplifier, serial circuit of saw-tooth voltage generator and master oscillator. In addition device has pulse accumulation unit, directed coupler, serial circuit of mixer and intermediate frequency amplifier, which output is connected to input of detector. Input of directed coupler is connected to input of master oscillator. Outputs of directed coupler are connected to input of power amplifier and second input of mixer. Input of pulse accumulation unit is connected to output of video amplifier; output is connected to input of saw-tooth voltage generator. EFFECT: increased functional capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к системам с активным ответом. The invention relates to radar technology, and in particular to systems with an active response.

Известны радиолокационные ответчики [1]содержащие последовательно соединенные приемопередающую антенну, развязывающий блок, приемник, декодер и передатчик, выход которого подключен к второму входу развязывающего блока. Known radar transponders [1] containing a series-connected transceiver antenna, decoupling unit, receiver, decoder and transmitter, the output of which is connected to the second input of the decoupling unit.

Недостатком таких систем является низках угловая разрешающая способность, ограничивающая точность определения угловых координат объекта, на котором установлен ответчик, вызываемая использованием низких (порядка 1-3 ГГц) частот в запросчике при применении в нем антенн с ограниченными размерами. The disadvantage of such systems is the low angular resolution limiting the accuracy of determining the angular coordinates of the object on which the transponder is mounted, caused by the use of low (of the order of 1-3 GHz) frequencies in the interrogator when using antennas with limited dimensions in it.

Наиболее близким по технической сущности является ответчик, описанный в [2] в котором для повышения угловой разрешающей способности используются в запросчике более высокие частоты (порядка 9 ГГц) и содержащий (фиг.1) приемопередающую антенну 1, развязывающий блок (РБ) 2, малошумящий усилитель (МШУ) 3, детектор 4, видеоусилитель (ВУ) 5, декодер 6, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 7, задающий генератор (ЗГ) 8, усилитель мощности (УМ) 9, выход которого соединен с вторым входом РБ 2. The closest in technical essence is the transponder described in [2] in which, to increase the angular resolution, higher frequencies (of the order of 9 GHz) are used in the interrogator and containing (Fig. 1) a transceiver antenna 1, an isolation unit (RB) 2, low noise amplifier (LNA) 3, detector 4, video amplifier (VU) 5, decoder 6, sawtooth voltage generator (GPN) 7, master oscillator (ZG) 8, power amplifier (PA) 9, the output of which is connected to the second input of RB 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Принятые антенной 1 сигналы запросчика через РБ 2 поступают на МШУ 3, усиливаются им и подаются на детектор 4, детектируются, усиливаются ВУ 5, декодируются декодером 6, формирующим мощный импульс, под действием которого УМ 9 начинает усиливать колебания ЗГ 8, частота которых изменяется под действием ГУН 7 от f₁ до f₂ с некоторым периодом Т. Эти колебания через РБ 2 подводятся к антенне 1 и излучаются. Использование высоких частот в запросчике позволяет повысить разрешающую способность по угловым координатам.The interrogator signals received by antenna 1 through RB 2 are fed to LNA 3, amplified by it and fed to detector 4, detected, amplified by VU 5, decoded by decoder 6, which forms a powerful pulse, under which AM 9 begins to amplify oscillations of ZG 8, the frequency of which changes under the action of the VCO 7 from f ₁ to f ₂ with a certain period T. These oscillations through RB 2 are fed to the antenna 1 and emitted. The use of high frequencies in the interrogator can increase the resolution in angular coordinates.

Недостатками этой системы является малая дальность действия, ограниченная низкой чувствительностью приемника, который должен иметь широкую полосу пропускания, определяемую как Δf = Δf_c+ΔF_з, где Δf_c полоса необходимая для приема сигнала; ΔF возможные изменения частоты запросчика, поскольку частота запросчика может изменяться в широких пределах, достигающих согласно [2]ΔF₃= 50 МГц.The disadvantages of this system is the short range, limited by the low sensitivity of the receiver, which should have a wide passband, defined as Δf = Δf _c + ΔF _s , where Δf _{c is the} band necessary to receive the signal; ΔF possible changes in the frequency of the interrogator, since the frequency of the interrogator can vary within wide limits, reaching ΔF ₃ = 50 MHz according to [2].

Другим фактором, ограничивающим дальность действия, является то, что на выход приемника проходит лишь часть импульсов ответчика, определяемая как

где Δf_п полоса пропускания приемника запросчика;
ΔF_o пределы изменения частоты ответных сигналов ответчика ΔF_o f₂ f₁.Another factor limiting the range is that only a part of the transponder pulses passes to the receiver output, defined as

where Δf _p the bandwidth of the receiver of the interrogator;
ΔF _{o the} limits of the frequency of response signals of the responder ΔF _o f ₂ f ₁ .

Если, например, ΔF_o 200 МГц, а Δf 5 МГц, то
K 5/200 0,025 2,5%
Такой процент ответных сигналов ухудшает работу автоматических устройств ответчика.If, for example, ΔF _o 200 MHz, and Δf 5 MHz, then
K 5/200 0,025 2,5%
Such a percentage of response signals impairs the operation of the transponder's automatic devices.

Целью изобретения является повышение дальности действия ответчика. The aim of the invention is to increase the range of the defendant.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилитель мощности, последовательно соединенные антенну, развязывающий блок, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, и малошумящий усилитель, последовательно соединенные детектор, видеоусилитель, декодер, выход которого соединен с входом усилителя мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и задающий генератор, введены накопитель импульсов, направленный ответвитель, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, вход направленного ответвителя подключен к входу задающего генератора, а выходы к входу усилителя мощности и второму входу смесителя, вход накопителя импульсов соединен с выходом видеоусилителя, а выход с входом генератора пилообразного напряжения, выход МШУ соединен с первым входом смесителя. This goal is achieved by the fact that in a device containing a power amplifier, a series-connected antenna, an isolation unit, the second input of which is connected to the output of the power amplifier, and a low-noise amplifier, series-connected detector, video amplifier, decoder, the output of which is connected to the input of the power amplifier, in series connected sawtooth generator and master oscillator, a pulse storage device, a directional coupler, a series-connected mixer and amplifier are introduced intermediate frequency, the output of which is connected to the input of the detector, the input of the directional coupler is connected to the input of the master oscillator, and the outputs to the input of the power amplifier and the second input of the mixer, the input of the pulse storage device is connected to the output of the video amplifier, and the output to the input of the sawtooth voltage generator, the LNA output is connected to the first input of the mixer.

Сущность изобретения состоит в том, что вновь введенные направленный ответвитель, смеситель, УПЧ и накопитель импульсов образуют цепь автоматической подстройки частоты задающего генератора под частоту передатчика запросчика, что обеспечивает излучение ответчиком СВЧ-колебаний частоты, отличной от частоты запросчика на величину равную f_пр.The essence of the invention lies in the fact that the newly introduced directional coupler, mixer, frequency converter and pulse train form a circuit for automatically adjusting the frequency of the master oscillator to the frequency of the interrogator transmitter, which ensures that the transponder emits a microwave frequency different from the interrogator frequency by an amount equal to f _pr

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает наличие вновь вводимых блоков: смесителя, усилителя промежуточной частоты, накопителя импульсов и направленного ответвителя. A comparison of the claimed device with the prototype shows the presence of newly introduced blocks: a mixer, an intermediate frequency amplifier, a pulse storage device and a directional coupler.

Введение подобных блоков для повышения дальности из общедоступных источников неизвестно, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна". The introduction of such blocks to increase the range from public sources is unknown, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Вновь вводимые блоки широко известны [3,4] Однако их применение в соответствии с описанными связями дает возможность подстроить частоту ответчика под частоту передатчика запросчика, что позволяет повысить дальность действия ответчика за счет снижения полосы пропускания приемника и приема запросчиком 100% ответных сигналов. Такое решение явным образом не следует из уровня техники, что соответствует критерию "изобретательский уровень". Newly introduced blocks are widely known [3,4] However, their use in accordance with the described relationships makes it possible to adjust the frequency of the responder to the frequency of the transmitter of the interrogator, which allows to increase the range of the responder by reducing the bandwidth of the receiver and the interrogator receiving 100% of the response signals. This solution does not explicitly follow from the prior art, which meets the criterion of "inventive step".

Ответчик может быть использован для обнаружения потерпевших кораблекрушение, передачи информации. The defendant can be used to detect shipwrecks, transmit information.

На фиг.1 представлена функциональная схема прототипа; фиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.3 эпюры, поясняющие принцип работы. Figure 1 presents the functional diagram of the prototype; figure 2 is a functional diagram of the proposed device; figure 3 diagrams explaining the principle of operation.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну А1, развязывающий блок (РБ) 2, малошумящий усилитель (МШУ) 3, смеситель 4, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 5, детектор 6, видеоусилитель (ВУ) 7, декодер 8, последовательно соединенные накопитель импульсов (НИ) 9, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 10, задающий генератор (ЗГ) 11, направленный ответвитель (НО) 12 и усилитель мощности (УМ) 13, второй вход которого соединен с выходом декодера 8, а выход с вторым входом РБ 2, вход накопителя импульсов 9 подключен к выходу ВУ 7, а второй выход НО 12 к второму входу смесителя 4. The device contains a series-connected antenna A1, a decoupling unit (RB) 2, a low noise amplifier (LNA) 3, a mixer 4, an intermediate frequency amplifier (UPCH) 5, a detector 6, a video amplifier (VU) 7, a decoder 8, and a pulse storage device (NI) connected in series ) 9, a sawtooth voltage generator (GPN) 10, a master oscillator (ZG) 11, a directional coupler (HO) 12 and a power amplifier (PA) 13, the second input of which is connected to the output of decoder 8, and the output with the second input of RB 2, input pulse drive 9 is connected to the output of WU 7, and the second output of HO 12 to the second input of the mixer 4.

Устройство работает следующим образом. ГПН 10 формирует пилообразное напряжение, которое изменяется с периодом Т от величины U₁ до U₂, что вызывает изменение частоты СВЧ-колебаний ЗГ 11 от f_ЗГ1 f_ЗГ2, которые подаются через НО 10 на вход СМ 4.The device operates as follows. GPN 10 generates a sawtooth voltage, which varies with a period T from U ₁ to U ₂ , which causes a change in the frequency of microwave oscillations of ZG 11 from f _ЗГ1 f _ЗГ2 , which are fed through НО 10 to the input of СМ 4.

При поступлении на вход антенны 1 запросных импульсов "б" частоты f₃ они поступают через РБ 2 на вход МШУ 3, усиливаются им и подаются на вход СМ 4, на выходе которого возникают импульсы колебаний разностной частоты f_р f₃ f_ЗГ.Upon receipt of the input pulses of frequency “b” f ₃ at the input of antenna 1, they are fed through RB 2 to the input of the LNA 3, amplified by it, and fed to input SM 4, at the output of which there are pulses of oscillations of the difference frequency f _r f ₃ f _ZG .

Если f_р равна частоте f_пр настройки УПЧ 5, то на выходе последнего возникают импульсы "в" промежуточной частоты f_пр, которые детектируются, усиливаются ВУ 7 и поступают на вход НИ 9, где преобразуются в напряжение постоянного тока "г", которое воздействует на ГПН 10 таким образом, что выходное напряжение последнего перестает изменяться. Следовательно, частота f_ЗГ ЗГ 11 устанавливается
f_ЗГ f₃ f_пр
Колебания этой частоты поступают на УМ 13, на второй вход которого поступают модулирующие импульсы с выхода декодера 8, и в момент их поступления на выходе УМ 13 возникают импульсы СВЧ- колебаний, которые поступают через РБ 2 на антенну 1 и излучаются.If f _p is equal to the frequency f _pr settings of the amplifier 5, then the output of the last pulses "in" the intermediate frequency f _pr that are detected, amplified by VU 7 and fed to input NI 9, where they are converted to DC voltage "g", which acts on the GPN 10 so that the output voltage of the latter ceases to change. Therefore, the frequency f _ЗГ ЗГ 11 is set
_MH f f f ₃ _etc.
Oscillations of this frequency arrive at the PA 13, the second input of which receives modulating pulses from the output of the decoder 8, and at the time of their arrival, the pulses of microwave oscillations occur at the output of the PA 13, which are transmitted through RB 2 to the antenna 1 and are emitted.

Преимуществом заявляемой системы по сравнению с прототипом является большая дальность, поскольку полоса пропускания Δf УПЧ может быть выбрана из условия

где τ_и длительность импульса запросчика.The advantage of the claimed system in comparison with the prototype is a large range, since the passband Δf of the amplifier can be selected from the condition

where τ _and pulse duration of the interrogator.

При τ_и 1 мкс и Δf 1 МГц, что значительно меньше, чем в [2]
Другим преимуществом заявляемого ответчика является то, что он излучает на фиксированной частоте, смещенной относительно частоты запросчика, что обеспечивает прием запросчиком всех излученных импульсов ответчика. Это позволяет использовать ответчик и для передачи цифровой информации.At τ _and 1 μs and Δf 1 MHz, which is significantly less than in [2]
Another advantage of the claimed transponder is that it emits at a fixed frequency, offset from the frequency of the interrogator, which ensures that the interrogator receives all emitted pulses of the transponder. This allows you to use the transponder and to transmit digital information.

Система может быть реализована. Смесители, УПЧ, направленные ответвители описаны в [3] а накопители импульсов в [4]
ЛИТЕРАТУРА
1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М. "Радио и связь", 1983.The system can be implemented. Mixers, amplifiers, directional couplers are described in [3] and pulse drives in [4]
LITERATURE
1. Finkelstein M.I. Basics of radar. M. "Radio and Communications", 1983.

2. Техническое описание ответчика "Дюйм". ПО "Октябрь", 1993. 2. Technical description of the defendant "Inch". PO "October", 1993.

3. Радиоприемное устройство. / Под ред. В.Н. Сифорова. М. "Советское радио", 1974. 3. Radio receiver. / Ed. V.N. Siforova. M. "Soviet Radio", 1974.

4. Проектирование импульсных цифровых радиотехнических устройств. / Под ред. Ю.М. Казаринова. М: "Высшая школа", 1985. 4. Design of pulsed digital radio devices. / Ed. Yu.M. Kazarinova. M: "High School", 1985.

Claims

A radar transponder comprising a power amplifier, a series-connected antenna, an isolation unit, the second input of which is connected to the output of the power amplifier, and a low-noise amplifier, series-connected detector, video amplifier and decoder, the output of which is connected to the input of the power amplifier, serially connected sawtooth voltage generator and master generator, characterized in that a pulse storage device, a directional coupler, a series-connected mixer and an industrial amplifier are introduced daily frequency, the output of which is connected to the detector input, the directional coupler input is connected to the input of the master oscillator, and the outputs are to the input of the power amplifier and the second input of the mixer, the pulse drive input is connected to the output of the video amplifier, the output to the input of the sawtooth voltage generator, and the output of the low-noise amplifier is connected with the first input of the mixer.