RU2114444C1 - Target tracking monopulse radar - Google Patents
Target tracking monopulse radar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2114444C1 RU2114444C1 RU97112846A RU97112846A RU2114444C1 RU 2114444 C1 RU2114444 C1 RU 2114444C1 RU 97112846 A RU97112846 A RU 97112846A RU 97112846 A RU97112846 A RU 97112846A RU 2114444 C1 RU2114444 C1 RU 2114444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- channel
- frequency
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях (РЛС) с моноимпульсным принципом пеленгации, в частности в РЛС, использующих сложные, в частности, фазоманипулированные сигналы, и установленных на подвижных носителях. The invention relates to radar technology and can be used in coherent-pulse radar stations (radar) with a single-pulse direction finding principle, in particular in radars using complex, in particular, phase-shifted signals, and mounted on mobile carriers.
В настоящее время в моноимпульных РЛС применяется способ сопровождения по дальности и угловым координатам, при котором принимаемые высокочастотные сигналы после суммарно-разностного преобразования поступают на смесители суммарного и разностного приемных каналов, где преобразуются в сигналы промежуточной частоты, которые усиливаются в усилителях промежуточной частоты (УПЧ), а затем подаются на амплитудный детектор - в суммарном канале и на фазовый детектор, при этом сигнал промежуточной частоты суммарного канала играет роль опорных колебаний. В результате фазового детектирования образуется сигнал углового рассогласования, используемый для углового сопровождения [1, с.22, рис. 1.9]. Currently, in mono-pulse radars, a tracking method in range and angular coordinates is used, in which the received high-frequency signals after the sum-difference conversion are fed to the mixers of the total and difference receiving channels, where they are converted into intermediate-frequency signals, which are amplified in the intermediate-frequency amplifiers (IFA) and then fed to the amplitude detector - in the total channel and to the phase detector, while the intermediate frequency signal of the total channel plays the role of reference to hesitation. As a result of phase detection, an angular mismatch signal is generated, which is used for angular tracking [1, p.22, Fig. 1.9].
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является моноимпульсная РЛС сопровождения цели [2, с. 20, рис. 15]. Эта РЛС содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, переключатель прием-передача, суммарно-разностный преобразователь и антенну, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты в суммарном канале, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор с видеофильтром в разностном канале, а также видеофильтр в суммарном канале, дальномер и последовательно соединенные интегратор ошибок углового рассогласования и привод антенны, кинематически связанный с антенной, причем сигнальный вход смесителя суммарного канала соединен с третьим плечом переключателя прием-передача, сигнальный вход смесителя разностного канала соединен с вторым выходом суммарно-разностного преобразователя, гетеродинные входы смесителей и разностного каналов объединены и подключены к выходу генератора гетеродинной частоты, а выход синхроимпульсов синхронизатора соединен также с соответствующим входом дальномера. The closest in technical essence to the proposed one is a monopulse radar target tracking [2, p. 20, fig. fifteen]. This radar contains a serially connected synchronizer, transmitter, receive-transmit switch, a sum-difference converter and an antenna, a series-connected mixer and an intermediate frequency amplifier in the total channel, a series-connected mixer, an intermediate frequency amplifier and a phase detector with a video filter in the difference channel, and video filter in the total channel, range finder and series-connected integrator of angular error errors and antenna drive, kinematically coupled an antenna, wherein the signal input of the mixer of the total channel is connected to the third arm of the receive-transmit switch, the signal input of the mixer of the difference channel is connected to the second output of the sum-difference converter, the heterodyne inputs of the mixers and difference channels are combined and connected to the output of the heterodyne frequency generator, and the synchronizer output of the synchronizer also connected to the corresponding input of the range finder.
В устройстве-прототипе сигнал суммарного канала после амплитудного детектирования поступает на временной дискриминатор, входящий в блок сопровождения по дальности [2, с.20, рис. 15], в котором образуется сигнал рассогласования (ошибки) по дальности, используемый затем для сопровождения по дальности. In the prototype device, the signal of the total channel after amplitude detection is fed to a temporary discriminator included in the range tracking unit [2, p.20, Fig. 15], in which a range mismatch (error) signal is generated, which is then used for range tracking.
Недостатком устройства-прототипа является его низкая помехозащищенность по отношению к пассивным помехам - отражениям от протяженных местных предметов, таких, например, как береговая черта при обнаружении надводных кораблей (НК), находящихся вблизи берега, а также облако дипольных отражателей (ДО), выставляемое НК на сравнительно небольшой высоте 50 - 100 м с задачей срыва сопровождения. В ситуациях, когда направление береговой черты (БЧ) в зоне наблюдения близко или совпадает с направлением распространения излучения РЛС, разрешающая способность по углу, определяемая диаграммой направленности антенны (ДНА) РЛС, может оказаться недостаточной для пространственного разделения сигналов от НК и от БЧ (или ДО), находящихся на одинаковых дальностях. Тогда применение устройства-прототипа приведет к наведению на энергетический центр системы НК-БЧ или НК-ДО, а в дальнейшем при сближении и при достаточной интенсивности помех может произойти срыв сопровождения по дальности и угловым координатам. The disadvantage of the prototype device is its low noise immunity with respect to passive interference - reflections from extended local objects, such as, for example, a coastline when detecting surface ships (NK) located near the shore, as well as a cloud of dipole reflectors (DO) set by the NK at a relatively low altitude of 50 - 100 m with the task of disrupting escort. In situations where the direction of the coastline (warhead) in the observation area is close to or coincides with the direction of radar radiation propagation, the angle resolution determined by the radiation pattern of the radar antenna may be insufficient for the spatial separation of signals from the NK and from the warhead (or DO) located at the same ranges. Then the use of the prototype device will lead to guidance to the energy center of the NK-BCH or NK-DO system, and later, when approaching and with sufficient interference intensity, the tracking will be disrupted in range and angular coordinates.
Проиллюстрируем сказанное следующим примером. We illustrate what has been said by the following example.
Пусть РЛС, установленная на летательном аппарате (ЛА), осуществляет наблюдение НК, расположенного вблизи берега (фиг. 12), причем угловое разрешение за счет реальной ДНА отсутствует, то есть
где
X - расстояние между НК и береговой чертой в направлении, перпендикулярном направлению распространения;
R - дальность до НК;
φ0,5 - ширина ДНА по уровню "-3 дБ".Let the radar installed on the aircraft (LA), monitor the NK located near the coast (Fig. 12), and the angular resolution due to the real DND is absent, that is
Where
X is the distance between the NK and the coastline in the direction perpendicular to the direction of propagation;
R is the range to the NK;
φ 0,5 - the width of the bottom at the level of "-3 dB".
Например, это имеет место при X = 300 м, R = 10 км и φ0,5= 0,15 рад.For example, this occurs at X = 300 m, R = 10 km, and φ 0.5 = 0.15 rad.
Для эффективной отражающей поверхности (ЭОП) участка берега, попадающего в импульсный объем, получим
где
ΔR - разрешение по дальности;
ϑ - угол скольжения;
σ° - удельная ЭОП берега.For the effective reflecting surface (EOC) of the coastal part falling into the pulsed volume, we obtain
Where
ΔR - range resolution;
ϑ - slip angle;
σ ° - specific coastal intensifier.
В частности, при малых углах скольжения, например,
где
H - высота полета ЛА,
получим при ΔR = 300 м, X = 300 м, R = 10 км и φ0,5= 0,15 рад, σ° = 0,03 (-15дБ- [3, с. 296, рис. 22)], σδ = 1,2•103•300•0,03=1,2•104 м2
Таким образом, даже при предварительном наведении антенны РЛС на НК с ЭОП σц ≅ 5•103м2 (например, по информации от навигационной системы), энергетический центр отражений будет сильно смещен в сторону береговой черты, что и приведет с большой вероятностью к срыву сопровождения по угловой координате. Аналогичная картина имеет место и с сопровождением по дальности.In particular, at small sliding angles, for example,
Where
H is the flight altitude of the aircraft
we obtain at ΔR = 300 m, X = 300 m, R = 10 km and φ 0.5 = 0.15 rad, σ ° = 0.03 (-15dB- [3, p. 296, Fig. 22)], σ δ = 1.2 • 10 3 • 300 • 0.03 = 1.2 • 10 4 m 2
Thus, even when the provisionally hover radar antenna on NK with GO σ n ≅ 5 • March 10 m 2 (e.g., information from the navigation system), the energy reflection center is strongly biased towards the coastline as the result is likely to disruption of tracking in the angular coordinate. A similar picture takes place and accompanied by range.
В РЛС, использующих, в частности, фазоманипулированные (ФМ) сигналы с большой базой
N = TиΔf ≫ 1, (1)
где
TИ - длительность импульса сигнала;
Δf - ширина спектра сигнала,
кроме этого, устройство-прототип обладает недостаточной точностью измерения угловой координаты.In radars using, in particular, phase-shifted (FM) signals with a large base
N = T and Δf ≫ 1, (1)
Where
T AND - signal pulse duration;
Δf is the signal spectrum width,
in addition, the prototype device has insufficient accuracy in measuring the angular coordinate.
В настоящее время оптимальная фильтрация сложных, в частности, ФМ сигналов (сжатие по времени) с большой длительностью (TИ > 50 мкс) на высокой или промежуточной частоте в моноимпульсных РЛС практически нереализуема уже потому, что не удается обеспечить достаточно высокую идентичность устройств сжатия на радиочастотах для того, чтобы паразитный фазовый сдвиг между суммарным и разностным каналами, во всяком случае, не превосходил . Поэтому наиболее рациональным способом оптимальной обработки ФМ сигналов большой длительности является их сжатие по времени на видеочастоте средствами цифровой вычислительной техники.At present, the optimal filtering of complex, in particular, FM signals (time compression) with a long duration (T AND > 50 μs) at a high or intermediate frequency in monopulse radars is practically unrealizable already because it is not possible to ensure a sufficiently high identity of the compression devices on radio frequencies so that the stray phase shift between the total and difference channels, in any case, does not exceed . Therefore, the most rational way to optimally process FM signals of long duration is to compress them in time on a video frequency using digital computer technology.
С другой стороны, образование сигнала углового рассогласования путем применения фазового детектора, включенного между выходами УПЧ суммарного и разностного каналов и осуществляющего перемножение ФМ сигналов суммарного и разностного каналов до сжатия с последующей низкочастотной фильтрацией, приводит к сравнительно низкой точности измерения угла и недостаточной помехозащищенности по отношению к шумовым помехам. Дело заключается в том, что при больших отношениях сигнал/шум (ρ ≫ 1) главной шумовой компонентой на выходе фазового детектора, осуществляющего операцию перемножения поддаваемых на его входы колебаний и низкочастотную фильтрацию результатов перемножения, является составляющая, представляющая произведение напряжения сигнала в суммарном канале на напряжение шумов в разностном канале (вблизи равносигнального направления). Однако в случае ФМ сигналов с большой базой отношение сигнал/шум до сжатия ρ0 обычно мало, то есть ρ0≪ 1, и тогда главный шумовой компонентой на выходе упомянутого выше фазового детектора (ФД) является составляющая, представляющая произведение напряжения шумов в суммарном канале на напряжение шумов в разностном канале. Именно это обстоятельство и является причиной сравнительно низкой точности измерения и помехозащищенности устройства-прототипа.On the other hand, the formation of an angular mismatch signal by using a phase detector connected between the outputs of the IF amplifier of the sum and difference channels and multiplying the FM signals of the sum and difference channels before compression, followed by low-pass filtering, leads to a relatively low accuracy of angle measurement and insufficient noise immunity with respect to noise interference. The fact is that for large signal-to-noise ratios (ρ ≫ 1), the main noise component at the output of the phase detector performing the operation of multiplying the oscillations supplied to its inputs and low-pass filtering of the multiplication results is a component representing the product of the signal voltage in the total channel by noise voltage in the difference channel (near the equal-signal direction). However, in the case of FM signals with a large base, the signal-to-noise ratio to compression ρ 0 is usually small, i.e., ρ 0 ≪ 1, and then the main noise component at the output of the above-mentioned phase detector (PD) is a component representing the product of the noise voltage in the total channel noise voltage in the difference channel. It is this circumstance that is the reason for the relatively low measurement accuracy and noise immunity of the prototype device.
Проиллюстрируем сказанное следующим расчетом. Выражения (2) и (3) для дисперсии процесса σ
где
σ
UС -амплитуда сигналов в суммарном приемном канале на входе ФД;
gΔ - усиление антенны разностного канала, нормированное к усилению антенны суммарного канала (по полю);
K - коэффициент пропорциональности.We illustrate what has been said by the following calculation. Expressions (2) and (3) for the variance of the
Where
σ
U With the amplitude of the signals in the total receiving channel at the input of the PD;
g Δ is the gain of the antenna of the difference channel, normalized to the gain of the antenna of the total channel (in the field);
K is the coefficient of proportionality.
Точность единичного измерения углового рассогласования определяется соотношением
где
- крутизна пеленгационной характеристики [4, с. 130].The accuracy of a single measurement of angular mismatch is determined by the ratio
Where
- the steepness of the direction-finding characteristic [4, p. 130].
Для простых импульсных сигналов N=1,
тогда из (2) - (4) получим
а для ФМ сигналов при N>>1, наоборот ρ0≪ 1,, тогда
При одинаковой энергии принимаемых сигналов ρ = Nρ0, как видно из (6), для ФМ сигналов в устройстве-прототипе дисперсия измерения получается сравнительно большой, а точность, следовательно, сравнительно невысокой.For simple pulse signals, N = 1,
then from (2) - (4) we get
and for FM signals at N >> 1, on the contrary, ρ 0 ≪ 1, then
For the same energy of the received signals ρ = Nρ 0 , as can be seen from (6), for the FM signals in the prototype device, the dispersion of the measurement is relatively large, and the accuracy, therefore, is relatively low.
Кроме того, при воздействии шумовой помехи отношения сигнал/шум ρ и ρ0 уменьшаются, при этом σ
Технической задачей изобретения является повышение помехозащищенности сопровождения по отношению к пассивным и активным шумовым помехам при одновременном повышении точности сопровождения в РЛС, использующих сложные, в частности, ФМ сигналы и установленных на подвижных носителях. An object of the invention is to increase the noise immunity of tracking in relation to passive and active noise interference while increasing the accuracy of tracking in radars using complex, in particular, FM signals and mounted on mobile carriers.
Для достижения предлагаемого технического результата предлагается после выделения сигнала от истинной цели на фоне мешающих отражений от пассивных помех путем узкополосной доплеровской фильтрации организовать затем сопровождение цели по доплеровской частоте, то есть по радиальной скорости цели относительно РЛС, обеспечив, тем самым, адаптивную фильтрацию эхосигналов в процессе сопровождения, и отфильтрованные таким путем сигналы от истинной цели использовать затем для сопровождения по дальности и по угловым координатам, причем при сопровождении по угловым координатам образовать сигнал углового рассогласования после согласованной фильтрации видеоимпульсов и узкополосной доплеровской фильтрации в суммарном и разностном каналах путем попарного перемножения одноименных квадратурных составляющих сигналов с суммированием этих произведений. To achieve the proposed technical result, it is proposed, after isolating the signal from the true target against the background of interfering reflections from passive interference, by narrow-band Doppler filtering, then to organize tracking of the target by Doppler frequency, that is, by the radial velocity of the target relative to the radar, thereby ensuring adaptive filtering of echo signals in the process tracking, and the signals from the true target filtered in this way are then used for tracking in range and in angular coordinates, and at accompanied by angular coordinates to form an angular mismatch signal after matched filtering of video pulses and narrow-band Doppler filtering in the total and difference channels by pairwise multiplication of the same quadrature signal components with the summation of these products.
Сущность изобретения заключается в том, что в моноимпульсную РЛС сопровождения цели, содержащую последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, переключатель прием-передача, суммарно-разностный преобразователь и антенну, последовательно соединенные смеситель промежуточной частоты в суммарном канале, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор с видеофильтром в разностном канале, а также видеофильтр в суммарном канале, дальномер и последовательно соединенные интегратор ошибок углового рассогласования и привод антенны, кинематически связанный с антенной, причем сигнальный вход смесителя канала соединен с третьим плечом переключателя прием-передача, сигнальный вход смесителя разностного канала соединен с вторым выходом суммарно-разностного преобразователя, гетеродинные входы смесителей суммарного и разностного каналов объединены и подключены к выходу генератора гетеродинной частоты, а выход синхроимпульсов синхросигнала соединен также с соответствующим входом дальномера, введены блок смещения частоты, два фазовых детектора и видеофильтр в суммарном канале, дополнительный фазовый детектор с видеофильтром в разностном канале, фазовращатель на 90o, последовательно соединенные по двум линиям первый двухканальный блок ключей и блок доплеровских фильтров, последовательно соединенные блок анализа и решений и первый сумматор, последовательно соединенные по двум линиям второй двухканальный блок ключей и частотный дискриминатор, последовательно соединенные по двумя линиям доплеровский фильтр нижних частот суммарного канала и блок объединения квадратур, последовательно соединенные по двум линиям через соответствующие перемножители доплеровский фильтр нижних частот разностного канала и второй сумматор, а также преобразователь код-временной интервал и ключ, причем передатчик содержит последовательно соединенные возбудитель, включающий генераторы сигнальной, гетеродинной и опорной частот, и усилитель мощности, выход которого является выходом передатчика, а также импульсный модулятор, вход которого является входом передатчика, а выход соединен с управляющим входом усилителя мощности, выход опорной частоты возбудителя через блок смещения частоты соединен с объединенными входами опорной частоты первых фазовых детекторов в суммарном и разностном каналах непосредственно, а с объединенными входами опорной частоты вторых фазовых детекторов в суммарном и разностном каналах - через фазовращатель на 90o, объединенные входы первого и второго фазовых детекторов суммарного канала соединены с выходом усилителя промежуточной частоты суммарного канала, а их выходы соединены через соответствующие видеофильтры с объединенными между собой одноименными входами первого и второго блока ключей и доплеровского фильтра нижних частот суммарного канала, объединенные входы первого и второго фазовых детекторов разностного канала соединены с выходом усилителя промежуточной частоты разностного канала, а их выходы соединены через соответствующие видеофильтры с соответствующими входами доплеровского фильтра нижних частот разностного канала, многоканальный выход блока доплеровских фильтров соединен поканально с многоканальным входом блока анализа и решений, второй вход первого сумматора подключен к выходу частотного дискриминатора, а выход первого сумматора - к второму информационному входу блока смещения частоты, выход блока объединения квадратур соединен с сигнальным входом дальномера, вход начальной дальности и командный вход которого подключены соответственно к одноименным выходам блока анализа и решений, выход кода дальности которого соединен через преобразователь код-временной интервал с управляющим входом первого блока ключей, первый и второй входы блока объединения квадратур соединены также с вторыми входами первого и второго перемножителей соответственно, выход дальномера соединен с управляющими входами второго блока ключей и ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход - с входом интегратора, выход синхроимпульсов частоты повторения синхросигнала подключен также с объединенным соответствующим входам преобразователя код-временной интервал, дальномера, блока доплеровских фильтров, частотного дискриминатора, а также доплеровских фильтров нижних частот суммарного и разностного каналов, а выход тактовых импульсов синхронизатора подключен к объединенным тактовым входам блока смещения частоты, преобразователя код-временной интервал и дальномера.The essence of the invention lies in the fact that in a monopulse target tracking radar, which contains a serially connected synchronizer, transmitter, a receive-transmit switch, a sum-difference converter and an antenna, a series-connected mixer of an intermediate frequency in the total channel, a series-connected mixer, an intermediate frequency amplifier, and a phase a detector with a video filter in the difference channel, as well as a video filter in the total channel, a range finder and series-connected error integrator the main mismatch and the antenna drive kinematically connected to the antenna, the signal input of the channel mixer connected to the third arm of the receive-transmit switch, the signal input of the difference channel mixer connected to the second output of the sum-difference converter, the heterodyne inputs of the mixers of the sum and difference channels are combined and connected to the output of the heterodyne frequency generator, and the output of the clock pulses of the clock signal is also connected to the corresponding input of the range finder, a frequency offset unit, a phase detector and a video filter in the total channel additional phase detector with a video filter in the difference channel, the
Согласно изобретению принимаемые сигналы как в суммарном, так и в разностном приемных каналах после усиления на промежуточной частоте преобразуются на видеочастоту посредством фазового детектирования при помощи опорных колебаний, генерируемых возбудителем передатчика, с формированием двух квадратурных составляющих для каждого сигнала, затем производится согласованная фильтрация (СФ) квадратурных составляющих импульсных сигналов на видеочастоте, которая приводит к сжатию по времени, а результате чего на выходах квадратурных каналов отношение сигнал/шум по мощности повышается в N раз, при этом получаются сжатые сигналы
UΣcosφ,UΣsinφ,UΔcosφ,UΔsinφ,
где
φ - начальная фаза принимаемых сигналов относительно опорных колебаний;
UΣ,UΔ - амплитуда сигналов после СФ в суммарном и разностном приемных каналах соответственно, причем величина UΔ может быть как положительной, так и отрицательной (в зависимости от положения направления на цель относительно равносигнального направления).According to the invention, the received signals in both the sum and difference receive channels after amplification at an intermediate frequency are converted to a video frequency by phase detection using the reference oscillations generated by the transmitter exciter, with the formation of two quadrature components for each signal, then matched filtering (SF) the quadrature components of the pulsed signals at the video frequency, which leads to time compression, and as a result, at the outputs of the quadrature channels in the signal-to-noise ratio, the power increases N times, and compressed signals are obtained
U Σ cosφ, U Σ sinφ, U Δ cosφ, U Δ sinφ,
Where
φ is the initial phase of the received signals relative to the reference oscillations;
U Σ , U Δ is the amplitude of the signals after the SF in the total and difference receiving channels, respectively, and the value of U Δ can be either positive or negative (depending on the position of the direction to the target relative to the equal-signal direction).
Далее огибающая суммарного сигнала подвергается многоканальной доплеровской фильтрации в диапазоне частот Доплера FД
где
FП - частота повторения зондирующих импульсов РЛС, - с полосой ΔF , определяемой шириной спектра межпериодных флюктуаций истинной цели, то есть НК, и числом частотных каналов , которая производится для каждого из элементов ni (i = 1, 2, ... nR) разрешения по дальности (в частности, поочередно) в зоне возможного положения цели, определяемой точностью целеуказания до нахождения цели.Next, the envelope of the total signal is subjected to multichannel Doppler filtering in the frequency range of the Doppler F D
Where
F P - the repetition frequency of the probe pulses of the radar, - with a band ΔF, determined by the width of the spectrum of inter-period fluctuations of the true target, that is, NK, and the number of frequency channels , which is performed for each of the elements n i (i = 1, 2, ... n R ) of range resolution (in particular, alternately) in the zone of the possible position of the target, determined by the accuracy of target designation until the target is found.
После проведения многоканальной доплеровской фильтрации (многоканальность необходима, так как скорость НК относительно РЛС заранее не известна) предлагается определить по заданному уровню ширину спектра с наиболее мощной спектральной составляющей из числа составляющих, превысивших порог обнаружения, определяемый допустимой вероятностью ложного обнаружения за счет шумов - и сравнить ее с заранее выбранным пороговым значением, при превышении которого принимается решение о наличии ложной цели и о переходе к анализу следующего элемента дальности, а при отсутствии превышения, то есть при наличии мощной узкополосной спектральной составляющей, - о наличии сигнала от НК. В этом последнем случае предлагается найти значение доплеровской частоты F*, соответствующее максимуму спектра, (то есть соответствующее радиальной скорости НК относительно РЛС), а затем, изменив на эту величину частоту опорных колебаний, определять далее сигнал рассогласования по частоте между значением этой поправки и измеренным текущим значением F* и, замыкая контур сопровождения по частоте, использовать этот сигнал для ее подстройки. В процессе сопровождения по частоте частота F* = 0 (с точностью порядка ΔF), поэтому дальше предлагается производить фильтрацию комплексной огибающей последовательности импульсных сигналов в суммарном и разностном приемных каналах на нулевой доплеровской частоте и после этой фильтрации, образуя сигнал рассогласования в суммарном канале известным образом, например, методом двух полустробов (например, [2, с. 53, рис.41]), замкнуть контур сопровождения по дальности, подстраивая, как обычно, сигналом рассогласования положение строба дальности. Далее, предлагается образовать сигнал углового рассогласования не путем перемножения сигналов на промежуточной частоте - как в прототипе, а путем попарного перемножения сигналов одноименных квадратур в суммарном и разностном каналах после согласованной фильтрации и узкополосной фильтрации на нулевой доплеровской частоте с последующим суммированием результатов перемножения, а затем замкнуть контур сопровождения по углу, подстраивая сигналом рассогласования положение антенны, причем контур углового сопровождения стробируется как обычно стробом дальности.After conducting multi-channel Doppler filtering (multi-channel is necessary, since the speed of the ND relative to the radar is not known in advance), it is proposed to determine the spectral width with the most powerful spectral component from the number of components that exceed the detection threshold, determined by the allowable probability of false detection due to noise, and compare it with a pre-selected threshold value, upon exceeding which a decision is made on the presence of a false target and on the transition to the analysis of the next element range, and in the absence of excess, i.e. in the presence of a powerful narrowband spectral component, - the presence of the signal from NC. In this latter case, it is proposed to find the value of the Doppler frequency F * corresponding to the maximum of the spectrum (that is, corresponding to the radial velocity of the NC relative to the radar), and then, changing the frequency of the reference oscillations by this value, then determine the frequency inconsistency signal between the value of this correction and the measured the current value of F * and, closing the frequency tracking loop, use this signal to fine-tune it. In the process of frequency tracking, the frequency is F * = 0 (with an accuracy of the order of ΔF), therefore, it is further proposed to filter the complex envelope of the sequence of pulse signals in the total and difference receiving channels at zero Doppler frequency and after this filtering, forming a mismatch signal in the total channel in a known manner , for example, using the method of two half-gates (for example, [2, p. 53, Fig. 41]), close the range tracking loop, adjusting, as usual, the position of the range gate, as usual, with a mismatch signal. Further, it is proposed to generate an angular mismatch signal not by multiplying the signals at an intermediate frequency, as in the prototype, but by pairwise multiplying the signals of the same quadrature in the total and difference channels after matched filtering and narrow-band filtering at zero Doppler frequency, followed by summing the multiplication results, and then close the angle tracking contour, adjusting the mismatch signal to position the antenna, and the angular tracking contour is gated as usually a range gate.
На фиг. 1 изображена структурная схема РЛС; на фиг, 2 - структурная схема возбудителя (В) передатчика; на фиг. 3 - структурная схема блока смещения частоты (БСЧ); на фиг. 4 - структурная схема преобразователя код-частота (ПКЧ); на фиг. 5 - структурная схема двойного балансного модулятора (ДБМ); на фиг. 6 - структурная схема блока доплеровских фильтров (БДФ); на фиг. 7 - структурная схема частотного дискриминатора (ЧД); на фиг. 8 - структурная схема доплеровского фильтра (ДФr), настроенного на частоты ±rΔF; на фиг. 9 - структурная схема доплеровского фильтра (ДФ0), настроенного на нулевую частоту; на фиг. 10 - структурная схема дальномера (Д); на фиг. 11 - схема программы блока анализа и решений (БАР); на фиг. 12 - схема расположения в горизонтальной плоскости РЛС и объектов наблюдения.In FIG. 1 shows a structural diagram of a radar; in Fig.2 - structural diagram of the pathogen (B) of the transmitter; in FIG. 3 is a block diagram of a frequency bias unit; in FIG. 4 is a block diagram of a code-frequency converter (PCC); in FIG. 5 is a block diagram of a double balanced modulator (DBM); in FIG. 6 is a structural diagram of a block of Doppler filters (BDF); in FIG. 7 is a structural diagram of a frequency discriminator (BH); in FIG. 8 is a structural diagram of a Doppler filter (DF r ) tuned to frequencies ± rΔF; in FIG. 9 is a structural diagram of a Doppler filter (DF 0 ) tuned to a zero frequency; in FIG. 10 is a structural diagram of a range finder (D); in FIG. 11 is a program diagram of an analysis and decision unit (BAR); in FIG. 12 is a horizontal arrangement of the radar and observation objects.
На фиг. 1 представлена структурная схема РЛС, на которой обозначения:
1 - возбудитель (В); 2 - усилитель мощности (УМ); 3 - переключатель прием-передача (ППП); 4 - суммарно-разностный преобразователь (СРП); 5 - антенна (А); 6 - импульсный модулятор (ИМ); 7 - синхронизатор (С); 8 - блок смещения частоты (БСЧ); 9 и 10 - фидеофильтры суммарного канала; 11 - смеситель суммарного канала (CмΣ); 12 - смеситель разностного канала (CмΔ); 13 - усилитель промежуточной частоты суммарного канала (УПЧΣ); 14 - усилитель промежуточной частоты разностного канала (УПЧΔ); 15 - 18 - фазовые детекторы (ФД); 19 - фазовращатель (ФВ); 20 и 21 - видеофильтры разностного канала; 22 - первый блок ключей (БКI); 23 - блок доплеровских фильтров (БДФ); 24 - блок анализа и решений (БАР); 25 - преобразователь код-временной интервал (ПКВИ); 26 - первый сумматор (+1); 27 - второй блок ключей (БК2); 28 - частотный дискриминатор (ЧД); 29 - доплеровский фильтр нижних частот суммарного канала (ДФ0Σ); 30 - доплеровский фильтр нижних частот разностного канала (ДФ0Δ) ; 31 и 32 - перемножители; 33 - блок объединения квадратур (БОК); 34 - второй сумматор (+2); 35 - дальномер (Д); 36 - ключ (Кл); 37 - интегратор ошибок углового рассогласования (∫); 38 - привод антенны (ПрА);
На схеме фиг. 1 последовательно соединены возбудитель 1, усилитель 2 мощности, переключатель 3 прием-передача, суммарно-разностный преобразователь 4 и антенна 5, последовательно соединены смеситель 11 суммарного канала, вход которого подключен к третьему плечу переключателя 3, усилитель 13 промежуточной частоты, фазовый детектор 15 и видеофильтр 9, последовательно соединены фазовый детектор 16, вход которого соединен с выходом усилителя 13, и видеофильтр 10, последовательно соединены смеситель 12, вход которого подключен к выходу разностного сигнала суммарно-разностного преобразователя 4, а гетеродинный вход объединен в гетеродинным входом смесителя 11 и подключен к выходу гетеродинной частоты возбудителя 1, усилитель 14 промежуточной частоты разностного канала, фазовый детектор 17 и видеофильтр 20, последовательно соединены фазовый детектор 18, вход которого соединен с выходом усилителя 14, и видеофильтр 21. Выходы первого и второго видеофильтров 9 и 10 суммарного канала соединены с соответствующими входами первого блока 22 ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 23 доплеровских фильтров, второго блока ключей 27, выходы которого соединены с соответствующими входами частотного дискриминатора 28, доплеровского фильтра 29, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 33 объединения квадратур. Выходы первого и второго видеофильтров 20 и 21 разностного канала соединены с соответствующими входами доплеровского фильтра 30, выходы которого через соответствующие перемножители 31 и 32 соединены с соответствующими входами двухвходового сумматора 34. Входы опорной частоты фазовых детекторов 15, 17 и 16, 18 одноименных квадратур попарно объединены между собой и подключены к выходу блока 8 смещения частоты, первая пара - непосредственно, а вторая пара - через фазовращатель 19. Первый и второй выходы доплеровского фильтра 29 соединены также с вторыми входами перемножителей 31 и 32 соответственно.In FIG. 1 presents a structural diagram of the radar, on which the notation:
1 - pathogen (B); 2 - power amplifier (PA); 3 - receive-transmit switch (RFP); 4 - total difference converter (PSA); 5 - antenna (A); 6 - pulse modulator (IM); 7 - synchronizer (C); 8 - frequency offset unit (BSC); 9 and 10 - video filters of the total channel; 11 - mixer total channel (cm Σ ); 12 - differential channel mixer (Cm Δ ); 13 - amplifier of the intermediate frequency of the total channel (IFA Σ ); 14 - amplifier intermediate frequency differential channel (IFA Δ ); 15 - 18 - phase detectors (PD); 19 - phase shifter (PV); 20 and 21 - difference channel video filters; 22 - the first block of keys (BC I ); 23 - block Doppler filters (BDF); 24 - block analysis and decisions (BAR); 25 - code-time interval converter (PCVI); 26 - the first adder (+ 1 ); 27 - the second block of keys (BC 2 ); 28 - frequency discriminator (BH); 29 - Doppler low-pass filter of the total channel (DF 0Σ ); 30 - Doppler filter of the low frequencies of the differential channel (DF 0Δ ); 31 and 32 are multipliers; 33 - block combining quadratures (BOK); 34 - second adder (+ 2 ); 35 - range finder (D); 36 - key (K l ); 37 - integrator of errors of angular mismatch (∫); 38 - antenna drive (PrA);
In the diagram of FIG. 1, a
Многоканальный выход блока 23 доплеровских фильтров соединен поканально с соответствующим многоканальным входом блока 24 анализа и решений, выход 1 кода дальности (1-й выход) которого подключен через преобразователь 25 код-временной интервал к управляющему входу первого блока 22 ключей, а выход 2 частоты Доплера F* соединен с первым входом первого двухвходового сумматора 26, второй вход которого подключен к выходу частотного дискриминатора 28. Третий выход (начальной дальности до цепи R0) блока 24 и четвертый выход - команды на замыкание контура сопровождения по дальности - подсоединены соответственно к второму и третьему входу дальномера 35, выход которого соединен с управляющими входами второго блока 27 ключей и ключа 36, сигнальный вход которого подключен к выходу второго двухвходового сумматора 34, а выход через интегратор 37 углового рассогласования соединен с приводом 38, кинематически связанным с антенной 5.The multi-channel output of
Первый вход блока 8 смещения частоты соединен с выходом опорной частоты возбудителя 1, второй вход блока 8 смещения частоты соединен с выходом первого двухвходового сумматора 26, третий вход является входом собственной радиальной скорости носителя РЛС, а четвертый вход, объединенный с одноименным входом дальномера 35 и вторым входом (тактовых импульсов) преобразователя 25 код-временной интервал, подключен к первому выходу (тактовых импульсов) синхронизатора 7, второй выход (синхроимпульсов частоты повторения) которого подключен к входу импульсного модулятора 6 и к объединенным входам синхроимпульсов частоты повторения преобразователя 25 код-временной интервал, дальномера 35, блока 23 доплеровских фильтров, частотного дискриминатора 28, а также доплеровских фильтров 29 и 30 нижних частот суммарного и разностного каналов. Блоки 1, 2 и 6 образуют передатчик. The first input of the frequency offset
На фиг. 2 представлена структурная схема возбудителя 1, где приняты следующие обозначения:
39 - задающий генератор (ЗГ); 40 - умножитель частоты (УМН); 41 - смеситель (СМ); 42 - генератор опорной частоты (ГОЧ); 43 - 45 - усилители (Ус).In FIG. 2 presents a structural diagram of the
39 - master oscillator (ZG); 40 - frequency multiplier (UMN); 41 - mixer (SM); 42 - reference frequency generator (GOCH); 43 - 45 - amplifiers (Us).
На схеме фиг. 2 последовательно соединены задающий генератор 39, умножитель 40 частоты и усилитель 43, выход которого образует первый выход (колебаний частоты сигнала) возбудителя 1, выход умножителя 40 соединен также через смеситель 41 с усилителем 44, выход которого является вторым выходом (колебаний частоты гетеродина) возбудителя 1, вход смесителя 41 соединен с выходом генератора 42 опорной частоты и входом усилителя 45, выход которого является третьим выходом (колебаний опорной частоты) возбудителя 1. In the diagram of FIG. 2, a
На фиг. 3 представлена структурная схема блока 8 смещения частоты, где приняты следующие обозначения:
46 - первый преобразователь код-частота (ПКЧ1); 47 - второй преобразователь код-частота (ПКЧ2); 48 - первый двойной балансный модулятор (ДБМ1); 49 - второй двойной балансный модулятор (ДБМ2).In FIG. 3 is a structural diagram of a frequency offset
46 - the first code-frequency converter (PCC 1 ); 47 - the second code-frequency converter (PCC 2 ); 48 - the first double balanced modulator (DBM 1 ); 49 - the second double balanced modulator (DBM 2 ).
На схеме фиг. 3 выход первого преобразователя 46 код-частота через первый двойной балансный модулятор 48 соединен с вторым входом второго двойного балансного модулятора 49, первый вход которого соединен с первым входом блока 8 смещения частоты - колебаний исходной частоты опорных колебаний, а выход образует выход блока смещения частоты, корректированной частоты опорных колебаний, первый вход первого преобразователя 46 код-частота соединен с вторым входом блока 8 смещения частоты (код доплеровской частоты цели), третий вход которого (код доплеровской частоты носителя РЛС) соединен с первым входом второго преобразователя 47 код-частота, вторые входы обоих преобразователей 46 и 47 код-частота объединены и соединены с четвертым входом (тактовых импульсов) блока 8 смещения частоты. In the diagram of FIG. 3, the output of the first code-
На фиг. 4 представлена структурная схема преобразователей 46 (47) код-частота, где приняты следующие обозначения:
50- дешифратор (Дш); 51 - управляемый делитель (ДУ); 52 - фильтр нижних частот (ФНЧ).In FIG. 4 is a block diagram of code-frequency converters 46 (47), where the following notation is used:
50 - decoder (Dsh); 51 - controlled divider (DU); 52 - low-pass filter (low-pass filter).
На схеме фиг. 4 последовательно соединен дешифратор 50, управляемый делитель 51 и фильтр 52 нижних частот, причем вход дешифратора 50 образуют первый кодовый вход преобразователя 46 (47) код-частота, второй вход управляемого делителя 51 образует второй вход (тактовых импульсов) преобразователя 46 (47) код-частота, а выход фильтра 52 нижних частот - выход преобразователя 46 (47) код-частота. In the diagram of FIG. 4, a
На фиг. 5 представлена структурная схема двойного балансного модулятора 48 (49), где приняты следующие обозначения:
53 и 55 - фазовращатели на ; 54 и 56 - перемножители (X); 57 - двухвходовый сумматор (+).In FIG. 5 is a structural diagram of a dual balanced modulator 48 (49), where the following notation is adopted:
53 and 55 - phase shifters on ; 54 and 56 - multipliers (X); 57 - two-input adder (+).
На схеме фиг. 5 последовательно соединены фазовращатели 53 на 90o, перемножитель 54 и сумматор 57, вход фазовращателя 53 на 90o, объединенный с первым входом перемножителя 56, образует первый вход двойного балансного модулятора 48 (49), а второй его вход соединен с вторым входом перемножителя 54 и через фазовращатель 55 на 90o - с вторым входом перемножителя 56, выход которого подключен к второму входу двухвходового сумматора 57, а выход последнего является выходом двойного балансного модулятора 48 (49).In the diagram of FIG. 5,
На фиг. 6 представлена структурная схема блока 23 доплеровских фильтров (БДФ), где приняты следующие обозначения:
58 и 59 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП); 601 - 60m/2 - доплеровские фильтры частотных каналов.In FIG. 6 is a structural diagram of a block of 23 Doppler filters (BDF), where the following notation:
58 and 59 - analog-to-digital converters (ADC); 60 1 - 60 m / 2 - Doppler filters of frequency channels.
±ΔF, ... ±rΔF, ... ±m/2 ΔF (ДФ1, ... ДФr, ... ДФm/2)
На схеме фиг. 6 первый и второй входы блока 23 доплеровских фильтров соединены с одноименными входами доплеровских фильтров 60 через аналого-цифровые преобразователи 58 и 59 соответственно, третий вход блока 23 доплеровских фильтров - синхроимпульсов частоты повторения - соединен с одноименными входами доплеровских фильтров 60 непосредственно, выходы же доплеровских фильтров, упорядоченные в порядке возрастания номеров частотных каналов, образуют m-канальный выход блока 23 доплеровских фильтров.± ΔF, ... ± rΔF, ... ± m / 2 ΔF (DF 1 , ... DF r , ... DF m / 2 )
In the diagram of FIG. 6, the first and second inputs of the
На фиг. 7 представлена структурная схема частотного дискриминатора 28 (ЧД), где приняты следующие обозначения:
61 и 62 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП); 63 - блок доплеровских фильтров частотных каналов ±ΔF ; 64 - блок вычитания (-).In FIG. 7 is a structural diagram of a frequency discriminator 28 (BH), where the following notation is adopted:
61 and 62 - analog-to-digital converters (ADC); 63 - block Doppler filters of frequency channels ± ΔF; 64 - subtraction block (-).
На схеме фиг. 7 первый и второй входы блока доплеровских фильтров 63 соединены с одноименными входами частотного дискриминатора 28 через аналого-цифровые преобразователи 61 и 62 соответственно, а третий вход - непосредственно, выходы блока доплеровских фильтров 63 соединены с соответствующими входами блока 64 вычитания, выход которого образует выход частотного дискриминатора 28. In the diagram of FIG. 7, the first and second inputs of the
На фиг. 8 представлена структурная схема блока 60r доплеровских фильтров частотных каналов ±rΔF (r = 1, 2, ..., m/2), где приняты следующие обозначения:
65 и 66 - первый и второй блоки n-разрядных сдвиговых регистров соответственно (БСР1, БСР2); 67 и 70 - n-входовые сумматоры с косинусной весовой функцией (BCcos); 68 и 69 - n-входовые весовые сумматоры с синусной весовой функцией (BCsin); 71 и 74 - двухвходовые сумматоры (+); 72 и 73 - блоки вычитания (-); 75 и 76 - блоки объединения квадратур (БОК).In FIG. 8 is a structural diagram of a
65 and 66 - the first and second blocks of n-bit shift registers, respectively (BSR 1 , BSR 2 ); 67 and 70 - n-input adders with cosine weight function (BC cos ); 68 and 69 - n-input weight combiners with sine weight function (BC sin ); 71 and 74 - two-input adders (+); 72 and 73 - subtraction blocks (-); 75 and 76 are blocks combining quadratures (BOK).
На схеме фиг. 8 первый и второй входы блока 60r доплеровских фильтров соединены с информационными входами первого и второго блоков сдвиговых регистров 65 и 66 соответственно, входы тактовых импульсов последних объединены и подключены к третьему входу блока 60 доплеровских фильтров. Одноименные входы n-входовых весовых сумматоров 67 с косинусной весовой функцией и 68 с синусной весовой функцией попарно соединены между собой и подключены к выходам соответствующих разрядов блока 65 n-разрядных сдвиговых регистров, а одноименные входы n-входовых весовых сумматоров 69 с синусной весовой функцией и 70 с косинусной весовой функцией также попарно соединены между собой и подключены к выходам соответствующих разрядов второго блока 66 n-разрядных сдвиговых регистров, выход весового сумматора 67 подключен к объединенным между собой первым входам двухвходового сумматора 71 и блока 73 вычитания, выход весового сумматора 68 подключен к объединенным между собой первым входам блока 72 вычитания и двухвходового сумматора 74, выход весового сумматора 69 подключен к вторым входам двухвходового сумматора 71 и блока 73 вычитания, а выход весового сумматора 70 подключен к объединенным между собой вторым входам блока 72 вычитания и двухвходового сумматора 74. Выход двухвходового сумматора 71 и блока 72 вычитания соединены с первым и вторым входами блока 75 объединения квадратур соответственно, а выходы блока 73 вычитания и двухвходового сумматора 74 соединены с первым и вторым входами блока 76 объединения квадратур соответственно, выходы блоков 75 и 76 объединения квадратур являются первым и вторым выходами доплеровского фильтра 60r соответственно.In the diagram of FIG. 8, the first and second inputs of the
На фиг. 9 представлена структура схема доплеровского фильтра 29 (30) нижних частот (ДФ0Σ,Δ) , где приняты следующие обозначения:
77 и 78 - аналого-цифровые преобразователи; 79 и 80 - первый и второй блоки n-разрядных сдвиговых регистров соответственно (БСР1, БСР2); 81 и 82 - n-входные сумматоры.In FIG. 9 shows the structure of the Doppler filter 29 (30) of the low frequencies (DF 0Σ, Δ ), where the following notation is accepted:
77 and 78 - analog-to-digital converters; 79 and 80 - the first and second blocks of n-bit shift registers, respectively (BSR 1 , BSR 2 ); 81 and 82 are n-input adders.
На схеме фиг. 9 первый и второй входы доплеровского фильтра 29 (30) соединены с информационными входами первого и второго блоков 79 и 80 сдвиговых регистров соответственно, входы тактовых импульсов БСР 79 и 80 объединены и подключены к третьему входу доплеровского фильтра 29 (30). Выходы всех n разрядов первого и второго блока 79 и 80 сдвиговых регистров соединены поразрядно с соответствующими входами n-входовых сумматоров 81, 82 соответственно, выходы n-входовых сумматоров 81 и 82 соединены соответственно с выходами 1 и 2 доплеровского фильтра 29 (30). In the diagram of FIG. 9, the first and second inputs of the Doppler filter 29 (30) are connected to the information inputs of the first and
На фиг. 10 представлена функциональная схема дальномера (Д) 35, где приняты следующие обозначения:
83 - временной дискриминатор (ВД); 84 - ключ (Кл); 85 - реверсивный счетчик (РС); 86 - преобразователь код-временной интервал (ПКВИ).In FIG. 10 presents a functional diagram of the range finder (D) 35, where the following notation is accepted:
83 - temporary discriminator (VD); 84 - key (C); 85 - reverse counter (PC); 86 - code-time interval converter (PCVI).
На схеме фиг. 10 последовательно соединены временной дискриминатор 83, ключ 84, реверсивный счетчик 85 и преобразователь 86 код-временной интервал, выход которого является выходом дальномера 35 и вторым входом (строб-импульса) временного дискриминатора 83, вход последнего является первым сигнальным) входом дальномера 35, второй вход (кода начальной дальности) дальномера 35 соединен с вторым входом (начальной установки) реверсивного счетчика 85. Третий вход (командный) дальномера соединен с управляющим входом ключа 84, а четвертый и пятый входы (тактовых импульсов и синхроимпульсов) соответственно - с вторым и третьим входами преобразователя 86 код-временной интервал. In the diagram of FIG. 10, a
Блок 24 анализа и решения (БАР) может быть выполнен в виде программируемого микропроцессора, схема программы которого представлена на фиг. 11. Она состоит из следующих блоков:
87 - блок присваивания начальных значений переменных счетчик дальности i принимает значения номера начальной дальности i0, код выбранной дальности R - минимальное значение начала зоны R0, сохраняемое при выходе из программы в случае отсутствия реальных целей;
88 - блок проверки достижения номера конечной дальности iN (конец зоны). При невыполнении условия i≤iN производится выход из программы;
89 - блок сравнения сигналов, пропорциональных мощностям спектральных составляющих Sri в диапазоне частот от - FП/2 до FП/2, с порогом обнаружения S0 для i-го элемента дальности, то есть проверка выполнения условия
Sri < S0
для
r = -m/2, ..., m/2 (m - частное).Analysis and decision unit 24 (BAR) can be made in the form of a programmable microprocessor, the program circuit of which is presented in FIG. 11. It consists of the following blocks:
87 - block assigning the initial values of the variables, the range counter i takes the values of the number of the initial range i 0 , the code of the selected range R is the minimum value of the beginning of the zone R 0 , stored when exiting the program in the absence of real targets;
88 is a block for checking the achievement of the number of the final range i N (end of the zone). If the condition i≤i N is not fulfilled, the program exits;
89 is a block comparing signals proportional to the powers of the spectral components S ri in the frequency range from - F P / 2 to F P / 2 , with a detection threshold S 0 for the i-th range element, that is, checking the condition
S ri <S 0
for
r = -m / 2, ..., m / 2 (m is the quotient).
При выполнении этого условия производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении - к блоку 90;
90 - блок нахождения максимального значения спектральной составляющей
затем переход к блоку 91;
91 - блок обнуления параметров циклов к1, к2, затем переход к блоку 92;
92 - проверка условия выхода из цикла по к1 при достижении максимального значения к. При выполнении условия к1 ≥ к производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении к блоку 94. Этой проверкой исключается возможность зацикливания программы при неограниченном увеличении параметра цикла к1;
94 - блок нахождения нижней граничной частоты спектра с максимальной спектральной составляющей путем определения минимального целого числа к1, не удовлетворяющему условию
S(F* - к1 - 1)≥aS(F*),
где
a < 1 - выбранный заранее относительный уровень отсчета ширины спектра (например, a = 0,5). При выполнении этого условия производится переход к блоку 95, при невыполнении - к блоку 96;
95 - блок увеличения значения параметра цикла к1 на 1 с последующим переходом к проверке его значения в блоке 92;
96 - блок проверки условия выхода из цикла по к2 при достижении им максимального значения к. При выполнении условия к2 ≥ к производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении - к блоку 97;
97 - блок нахождения верхней граничной частоты спектра с максимальной спектральной составляющей путем определения минимального целевого числа к2, не удовлетворяющего условию
S(F* + к2 + 1 )≥aS(F)
При выполнении этого условия производится переход к блоку 98, при невыполнении - к блоку 99;
98 - блок увеличения значения параметра цикла на 1 с последующим переходом к проверке его значения в блоке 96;
99 - блок сравнения спектра с максимальной спектральной составляющей с пороговым значением "к" путем проверки условия.When this condition is met, the transition to the next element of the range (block 93), if not fulfilled - to block 90;
90 - block finding the maximum value of the spectral component
then go to block 91;
91 - block zeroing parameters of the cycles to 1 , to 2 , then go to block 92;
92 -. Verification output conditions from cycle to 1 when the maximum value of k When the condition for ≥ 1 to proceed to the next item in the range (block 93), the case of violation to the
94 - block finding the lower cutoff frequency of the spectrum with the maximum spectral component by determining the minimum integer to 1 that does not satisfy the condition
S (F * - to 1 - 1) ≥aS (F * ),
Where
a <1 - pre-selected relative level of the spectrum width reference (for example, a = 0.5). When this condition is met, a transition is made to block 95, if not fulfilled, to block 96;
95 - block increase the value of the parameter of the cycle to 1 by 1 with the subsequent transition to checking its value in
96 is a block for checking the conditions for exiting the cycle with respect to k 2 when it reaches the maximum value of k. When the condition k 2 ≥ k is fulfilled, the system proceeds to the next range element (block 93), and if it is not fulfilled, go to block 97;
97 - block finding the upper cutoff frequency of the spectrum with the maximum spectral component by determining the minimum target number k 2 that does not satisfy the condition
S (F * + k 2 + 1) ≥ aS (F)
When this condition is met, a transition is made to block 98, if not fulfilled, to block 99;
98 - block increase the value of the parameter of the cycle by 1 with the subsequent transition to checking its value in
99 is a block comparing the spectrum with the maximum spectral component with a threshold value of "k" by checking the conditions.
к1 + к2 +1 ≥ к.k 1 + k 2 +1 ≥ k.
Если это условие выполняется, производится переход к следующему элементы дальности (блок 93), в противном случае - переход к блоку 100;
100 - блок присваивания величины R = R* кода, выбранного для сопровождения элемента дальности i*, выдачи значения R* на дальномер 35 и выдачи значения частоты F* через двухвходовый сумматор на блок 8 смещения частоты. Начальное значение R0, оставшееся после присваивания в блоке 87 в случае отсутствия реальной цели, означает отсутствие цели для сопровождения либо вследствие ее необнаружения, либо вследствие классификации всех целей в заданном диапазоне дальностей как помех.If this condition is met, a transition to the next range elements is performed (block 93); otherwise, a transition to block 100;
100 is a unit for assigning a value R = R * to a code selected to accompany a range element i * , outputting an R * value to a
Предлагаемая РЛС работает следующим образом. The proposed radar operates as follows.
Перед началом работы РЛС в режиме сопровождения антенна 5 устанавливается в направлении на цель и определяется размер и положение зоны просмотра по дальности. Это производится по данным целеуказания, полученным, например, от системы навигации или в результате работы той же РЛС в режиме обзора. Before starting the radar in tracking mode, the
Колебания СВЧ, генерируемые возбудителем 1 на частоте fc, проходят в усилитель 2 мощности, в котором они усиливаются, и под воздействием импульсного модулятора 6, управляемого синхроимпульсами от синхронизатора 7, следующими с частотой повторения Fп, формируются зондирующие импульсы. Они проходят переключатель 3, суммарно-разностный преобразователь 4 и излучаются антенной 5 в пространство.Microwave oscillations generated by the
Отраженные сигналы из антенны 5 проходят по суммарному каналу через суммарно-разностный преобразователь 4 и переключатель 3 на смеситель 11 суммарного канала. Одновременно сигналы из антенны 5 проходят по разностному каналу (в схеме РЛС на фиг. 1 показан один разностный приемный канал, при необходимости второй разностный приемный канал реализуется аналогичным образом) через суммарно-разностный преобразователь 4 на смеситель 12 разностного канала. В смесителях 11 и 12 происходит супергетеродинное преобразование принимаемых сигналов на промежуточную частоту, причем в качестве гетеродинных колебаний используются колебания СВЧ частоты fГ, формируемые в возбудителе 1 и поступающие с выхода 2 возбудителя 1 на гетеродинные входы смесителей 11 и 12.The reflected signals from the
Возбудитель 1 (фиг.2) работает следующим образом. Pathogen 1 (figure 2) works as follows.
Задающий генератор 39 генерирует непрерывные колебания стабильной частоты, из которых путем умножения в умножителе 40 и усиления в усилителе 43 образуются колебания с несущей частотой зондирующих сигналов fc, которые поступают на первых выход возбудителя. Генератор 42 опорной частоты генерирует стабильные колебания промежуточной частоты fПЧ, которые поступают на вход смесителя 41, на другой вход которого приходят колебания частоты сигнала. После смещения на выходе смесителя образуются колебания гетеродинной частоты fГ (например, fГ = Fc + FПЧ), которые после усиления в усилителе 44 поступают на второй выход возбудителя 1. Наконец, колебания промежуточной частоты после усиления в усилителе 45 поступают на третий выход возбудителя 1.The
После супергетеродинного преобразования сигналов в смесителях 11 и 12 сигналы в суммарном и разностном каналах усиливаются по промежуточной частоте в усилителях 13 и 14 промежуточной частоты соответственно, а затем поступают на первые (сигнальные) входы соответствующих фазовых детекторов 15 и 16 - в суммарном канале, 17 и 18 - в разностном. After the superheterodyne conversion of the signals in the
На вторые входы - входы опорной частоты фазовых детекторов - поступают опорные колебания с выхода блока 8 смещения частоты, причем на первые фазовые детекторы 15 и 17 в суммарном и разностном каналах - непосредственно, а на вторые фазовые детекторы - через фазовращатель 19 на 90o, так что как в суммарном, так и а разностном каналах образуются две квадратуры, что, как известно, позволяет устранить влияние неизвестной начальной фазы принимаемых сигналов.The second inputs - the inputs of the reference frequency of the phase detectors - receive reference oscillations from the output of the frequency offset
Блок 8 смещения частоты работает следующим образом (фиг. 3).
На первый вход блока 8 смещения частоты поступают колебания промежуточной частоты с третьего выхода возбудителя 1, на второй и третий входы блока 8 поступают коды доплеровской частоты FДЦ цели и доплеровской частоты FДО, соответствующей составляющей скорости носителя РЛС в направлении на цель (например, от навигационной системы носителя РЛС). Эти коды поступают на первые входы преобразователей 46 и 47 код-частота, в которых они преобразуются в колебания соответствующих частот.The first input of frequency offset
Преобразователи 46 и 47 код-частота работают следующим образом (фиг. 4).
На вторые входы преобразователей 46 (47) код-частота поступают тактовые импульсы стабильной частоты с первого выхода синхронизатора 7 через четвертый вход блока 8 смещения частоты. The second inputs of the converters 46 (47) code-frequency receive clock pulses of a stable frequency from the first output of the synchronizer 7 through the fourth input of the frequency offset
Эти импульсы приходят на информационный вход управляющего делителя 51 частоты, выполненного на основе счетчика, на управляющий вход которого через первый вход преобразователя 46(47) и дешифратор 50 приходят управляющие сигналы, определяющие коэффициент деления частоты. Прямоугольные импульсы в форме меандра с требуемой частотой поступают с выхода усилителя 51 частоты на фильтр 52 нижних частот, выделяющий первую гармонику, синусоидальные колебания требуемой частоты поступают на выход преобразователя 46(47) код-частота, причем минимальное по абсолютной величине значение частоты соответствует единице младшего разряда кода. These pulses arrive at the information input of the
Колебания частот FДЦ и FДО в блоке 8 поступают на входы двойного балансного модулятора 48, на выходе которого образуются колебания суммарной частоты FДЦ + FДО, поступающие на второй вход двойного балансного модулятора 49, на первый вход которого через вход 1 блока 8 поступают колебания промежуточной частоты fПЧ на выходе двойного балансного модулятора 49 образуются колебания суммарной частоты fПЧ + FДЦ + FДО, которые проходят на выход блока 8 смещения частоты в качестве колебаний опорной частоты.The oscillations of the frequencies F DC and F DO in
Двойной балансный модулятор 48(49) работает следующим образом (фиг. 5). Dual balanced modulator 48 (49) works as follows (Fig. 5).
Пусть на первый вход двойного балансного модулятора поступают колебания a1cos(2πf1t-φ1) , а на второй вход - колебания a2cos(2πf2t-φ2) , тогда на первый вход перемножителя 54 после задержки на 90o по фазе в фазовращателе 53 приходят колебания a1sin(2πf1t-φ1) , а на второй вход - колебания a2cos(2πf2t-φ2), после перемножения на первый вход сумматора 57 приходит произведение
ка1a2sin(2πf1t-φ1)cos(2πf2t-φ2),
где
к - коэффициент пропорциональности.Let the oscillations a 1 cos (2πf 1 t-φ 1 ) and the oscillations a 2 cos (2πf 2 t-φ 2 ) come to the first input of the double balanced modulator, then the first input of the
ka 1 a 2 sin (2πf 1 t-φ 1 ) cos (2πf 2 t-φ 2 ),
Where
k is the coefficient of proportionality.
На первый вход перемножителя 56 поступают колебания a1cos(2πf1t-φ1) , а на второй вход перемножителя 56 после задержки на 90o по фазе в фазовращателе 55 приходят колебания a2sin(2πf2t-φ2) .The first input of the
После перемножения на второй вход сумматора 57 приходит произведение
ка1a2cos(2πf1t-φ1)sin(2πf2t-φ2)
В результате суммирования на выходе сумматора 57 образуются колебания
ка1a2sin[2π(f1+f2)t-φ1-φ2)],
то есть суммарной частоты f1+f2.After multiplying the second input of the
ka 1 a 2 cos (2πf 1 t-φ 1 ) sin (2πf 2 t-φ 2 )
As a result of the summation at the output of the
ka 1 a 2 sin [2π (f 1 + f 2 ) t-φ 1 -φ 2 )],
that is, the total frequency f 1 + f 2 .
После фазового детектирования видеосигналы квадратур суммарного и разностного каналов поступают на входы видеофильтров 9, 10 и 20, 21 соответственно, которые в случае простых импульсных зондирующих сигналов - прямоугольных радиоимпульсов с длительность τи - представляют собой пары одинаковых видеоусилителей с частотой среза, равной . Видеоимпульсы с видеофильтров 9 и 10 квадратур в суммарном канале поступают на блок 22 ключей, представляющий собой пару одинаковых каскадов, которые открываются лишь на время действия на их управляющие входы прямоугольных видеоимпульсов - стробов с длительностью (где C - скорость света), соответствующей разрешению по дальности ΔR . Эти импульсы приходят с выхода преобразователя 25 код-временной интервал, на вход которого поступает код дальности с блока 24 анализа и решений, определяющий их задержку относительно синхроимпульсов, поступающих с второго выхода синхронизатора 7 на 3-й вход преобразователя 25 код-временной интервал.After phase detection, the video signals of the quadrature of the sum and difference channels are fed to the inputs of the
Пройдя блок 22 ключей, видеоимпульсы сигналов от целей поступают на блок 23 доплеровских фильтров, который может быть выполнен в виде совокупности m/2 двухканальных цифровых фильтров (фиг. 6), работает следующим образом. After passing block 22 keys, the video pulses of the signals from the targets arrive at
Биполярные видеоимпульсы сигналов квадратурных каналов через первый и второй входы проходят на аналого-цифровые преобразователи 58 и 59, где превращаются в многоразрядные числа, представляющие собой квантованные сигналы, которые поступают на m/2 параллельно включенных двухканальных фильтров 60r. На третий вход блока 23 доплеровских фильтров поступают синхроимпульсы с частотой повторения FП от синхронизатора 7. Двухканальный доплеровский фильтр 60r работает следующим образом (фиг. 8).The bipolar video pulses of the signals of the quadrature channels pass through the first and second inputs to analog-to-digital converters 58 and 59, where they are converted into multi-bit numbers, which are quantized signals that are sent to m / 2 of parallel-connected 60 r filters. The third input of
Квантованные сигналы в квадратурных каналах X
где
После объединения квадратурных составляющих на выходах блоков 75 и 76 образуются соответственно сигналы
которые проходят на выходы +rΔF,-rΔF блока 60r соответственно.Quantized Signals in Quadrature Channels X
Where
After combining the quadrature components at the outputs of
which go to the outputs + rΔF, -rΔF of the
Приведенные преобразования представляют собой, по существу, алгоритмы многоканальной оптимальной фильтрации процесса с дискретным временем.The above transformations are, in essence, algorithms for multichannel optimal filtering of a process with discrete time.
Сигналы с выходов двухканальных доплеровских фильтров 60r попадают на выход блока 23 доплеровских фильтров, где упорядочиваются в порядке возрастания частоты настройки, а затем - на вход блока 24 анализа и решений. Работа блока 24 анализа и решений состоит в выполнении программы, которая была описана выше, и схема которой представлена на фиг. 11.The signals from the outputs of the two-channel Doppler filters 60 r go to the output of the
Блок 24 анализа и решений производит анализ сигналов от элементов дальности, начиная с дальности R0 начала зоны, которой соответствует номер i0. Если на этой дальности ни в одном из m частотных каналов нет сигналов, превысивших порог обнаружения, или если они есть, но ширина спектра их превосходит заранее установленное значение, выдается решение с первого выхода блока 24 анализа и решений о переходе к анализу следующего элемента дальности - с номером i0 + 1, соответствующий код поступает на преобразователь 25 код-временной интервал, на входы которого поступают синхроимпульсы с частотой повторения FП - с выхода 2 синхронизатора 7 - и импульсы с тактовой частотой fт= 1/τи , осуществляющие счет дальности от момента синхроимпульса. В результате на выходе преобразователя 25 код-временной интервал появляется строб-импульс, задержанный относительно прежнего положения на величину τи , соответствующую элементу разрешения, этот строб-импульс попадает на управляющий вход блока 22 ключей и начинается анализ следующего элемента дальности, и так до тех пор, пока в некотором элементе дальности с номером i* не будет обнаружен сигнал с шириной спектра, меньшей порогового значения кΔF . В этом случае блок 24 анализа и решений измеряет частоту F*, соответствующую максимуму доплеровского спектра сигнала от цели, и передает код этой частоты через второй выход и первый двухвходовый сумматор 26 на второй вход блока 8 смещения частоты, благодаря чему изменяется на величину F* частота опорных колебаний, поступающих с выхода блока 8 смещения частоты на фазовые детекторы 15 - 18, так что результирующая частота Доплера сигналов от цели становится близкой к нулевой. Одновременно по сигналам, следующим с блока 24 анализа и решений, открывается дальномер 35 (по входу 3), и на его вход 2 поступает значение начальной дальности цели R*.The analysis and
После этого через доплеровские фильтры 29 и 30 нижних частот в суммарном и разностном каналах соответственно начинают проходить сигналы от цели. After that, through the Doppler filters 29 and 30 low frequencies in the total and difference channels, respectively, signals from the target begin to pass.
Доплеровский фильтр 29 (30) работает следующим образом (фиг. 9). The Doppler filter 29 (30) operates as follows (Fig. 9).
Видеоимпульсы сигналов квадратурных каналов с выходов согласованных фильтров 20 и 21 - в суммарном и разностном приемных каналах соответственно - попадают через входы 1 и 2 на аналого-цифровые преобразователи 77 и 78 соответственно, осуществляющие квантование сигналов на несколько уровней. Квантованные сигналы с выходов аналого-цифровых преобразователей 77 и 78 X
которые соответственно поступают на выходы 1 и 2 доплеровского фильтра 29 (30).The video pulses of the signals of the quadrature channels from the outputs of the matched filters 20 and 21 - in the total and difference receiving channels, respectively - get through
which respectively arrive at the
Сигналы Y
,
не зависящий от неизвестной начальной фазы принимаемых сигналов. Блок 33 объединения квадратурных каналов, как и аналогичные блоки 75 и 76, может быть выполнен в виде двухадресного постоянного запоминающего устройства, содержащего значения функции от двух аргументов.Signals Y
,
independent of the unknown initial phase of the received signals. Block 33 combining quadrature channels, like
После попадания сигнала от цели Y0 на вход 1 дальномера 35 начинается автоматическое сопровождение цели по дальности.After the signal from the target Y 0 to the
Дальномер 35 работает следующим образом (фиг. 10). The
Сигнал от цели через первый вход дальномера 35 попадает на первый вход временного дискриминатора 83, на его второй вход поступает импульс от преобразователя 86 код-временной интервал (работа преобразователя 86 происходит также, как и описанного выше преобразователя 25 код-временной интервал), на вход которого приходит код начальной дальности до цели через второй вход дальномера 35. На входе временного дискриминатора образуется двухполярный кодовый сигнал рассогласования по времени, проходя через ключ 84, открытый командой, пришедшей с третьего входа дальномера 35, этот сигнал попадает на счетный вход реверсивного счетчика 85, где складывается (с учетом знака) с кодом начальной дальности, новое значение кода дальности поступает на первый вход преобразователя 86 код-временной интервал и т.п. The signal from the target through the first input of the
Строб-импульс, положение которого относительно синхроимпульса соответствует дальности до цели, поступает через выход дальномера 35 на управляющие входы второго блока 27 ключей и ключа 36. Блок 27 ключей открывается на время прохождения импульсов сигнала от цели, пропуская их на частотный дискриминатор 28, образующий сигнал рассогласования по частоте Доплера. The strobe pulse, the position of which relative to the clock corresponds to the distance to the target, enters through the output of the
Частотный дискриминатор 28 работает следующим образом (фиг. 7).
Видеоимпульсы квадратурных составляющих сигнала от сопровождаемой цели через блок 27 ключей попадают с видеофильтров 9 и 10 суммарного канала на входы 1 и 2 частотного дискриминатора 28, далее они квантуются на несколько уровней в аналого-цифровых преобразователях 61 и 62 соответственно, квантованные сигналы поступают в двухканальный доплеровский фильтр 63, каналы которого настроены на частоты ΔF и -ΔF , расположенные симметрично относительно нулевой частоты. Устройство и работа двухканального доплеровского фильтра 63 полностью совпадает с устройством и работой двухканального доплеровского фильтра 60r (фиг. 8) при r = 1. Сигналы с выходов ΔF и -ΔF фильтра 63 попадают на входы блока 64 вычитания, где образуется двухполярный кодированный сигнал рассогласования доплеровской частоты принимаемого сигнала относительно нулевой частоты, этот сигнал рассогласования с выхода частотного дискриминатора 28 попадает на второй вход первого двухвходового сумматора 26, где складывается с кодом частоты F*, пришедшим ранее с блока 24 анализа и решений, результирующий код доплеровской частоты попадает на второй вход блока 8 смещения частоты и меняет частоту опорных колебаний, благодаря чему производится сопровождение сигналов от цели по доплеровской частоте, значение которой после фазового детектирования удерживается вблизи нулевого значения.The video pulses of the quadrature components of the signal from the tracked target through the key block 27 go from the
Одновременно с блоком 27 ключей строб от дальномера 35 открывает и ключ 36, на выход которого проходит сигнал рассогласования по углу, образующийся после перемножения одноименных квадратурных составляющих сигналов от цели, прошедших по суммарному и разностному приемным каналам через соответствующие доплеровские фильтры 29 и 30, и суммирования этих произведений в двухвходовом сумматоре 34 по правилу скалярного произведения
где
C - коэффициент пропорциональности.At the same time as the key block 27, the strobe from the
Where
C is the coefficient of proportionality.
Как известно, это правило с точностью до нормирующего множителя совпадает с оптимальным правилом оценки углового рассогласования при моноимпульсной пеленгации (например, [2, с. 20 (1)]). As is known, this rule, up to a normalizing factor, coincides with the optimal rule for estimating angular mismatch during monopulse direction finding (for example, [2, p. 20 (1)]).
Полученные таким образом сигналы углового рассогласования, проходя через ключ 36, накапливаются в интеграторе 37, результирующий сигнал с выхода интегратора 37 управляет антенной 1 с помощью привода 38 антенны. The angular error signals obtained in this way, passing through the key 36, are accumulated in the integrator 37, the resulting signal from the output of the integrator 37 controls the
Синхронизатор 7, осуществляющий общее управление РСЛ, вырабатывает тактирующие импульсы с частотой , поступающие с первого выхода синхронизатора 7 на четвертый вход блока 8 смещения частоты и на счетные входы преобразователей 25 и 86 код-временной интервал (последний в составе дальномера 35), а также синхроимпульсы с частотой повторения FПс второго выхода - для запуска импульсного модулятора 6 и для управления работой преобразователей 25 и 86 код-временной интервал. Синхронизатор 7 может быть построен на основе задающего генератора импульсов с частотой fТ и счетчика-делителя с формирователем - для формирования синхроимпульсов с частотой FП << fТ.The synchronizer 7, performing general control of the RSL, generates clock pulses with a frequency coming from the first output of the synchronizer 7 to the fourth input of the frequency offset
Таким образом, предлагаемая РЛС осуществляет сопровождение цели по угловой координате, по дальности и по доплеровской частоте при более высокой по сравнению с прототипом помехозащищенности по отношению к пассивным помехам, как организованным - типа дипольных облаков, так и естественным - отражениям от береговой линии, а для РЛС, использующих ФМ сигналы, имеет место также и повышение точности сопровождения и помехозащищенности по отношению к активным шумовым помехам. Thus, the proposed radar provides target tracking in angular coordinate, in range and in Doppler frequency at a higher noise immunity compared to the prototype in relation to passive interference, both organized - like dipole clouds, and natural - reflections from the coastline, and for Radars using FM signals, there is also an increase in tracking accuracy and noise immunity with respect to active noise interference.
Эффект повышения помехозащищенности по отношению к пассивным помехам можно оценить следующим образом. The effect of increasing noise immunity with respect to passive interference can be estimated as follows.
В условиях рассмотренного выше примера (фиг. 12) имеем для отношения сигнал/помеха в прототипе, как следует из вышеизложенного, даже при отсутствии частотного разрешения
что при
σц= 5•103м2, ϑ ≤ 0,1, σ°= 0,03, ΔR = 300 м, R = 10 км, φ0,5= 0,15, X = 300 м составляет ρ1 ≅ 0,4(-4 дБ).
Это значение отношения сигнал/помеха недостаточно для уверенного обнаружения сигнала от цели (НК) на фоне помехи, тем более для захвата и сопровождения.In the conditions of the above example (Fig. 12) we have for the signal-to-noise ratio in the prototype, as follows from the above, even in the absence of frequency resolution
what with
σ c = 5 • 10 3 m 2 , ϑ ≤ 0.1, σ ° = 0.03, ΔR = 300 m, R = 10 km, φ 0.5 = 0.15, X = 300 m is ρ 1 ≅ 0.4 (-4 dB).
This value of the signal / noise ratio is not enough for reliable detection of the signal from the target (NK) against the background of interference, especially for capture and tracking.
В предлагаемом устройстве в тех же условиях при времени когерентной обработки
и при ширине спектра отражений от участка берега внутри импульсного объема, определяемого реальной ДНА и разрешением по дальности R (выше)
получим, что отношение сигнал/помеха возрастает в , так как сигналы от НК целиком попадают в полосу ΔF = 10 Гц (при интервале корреляции флюктуаций сигналов от НК, не превосходящем 0,1 с в диапазоне длин волн λ ≅ 3,0 см , а отражения от берега отфильтровываются, как показано выше.In the proposed device in the same conditions at a time of coherent processing
and with the width of the spectrum of reflections from the coastal section inside the pulse volume, determined by the real BOTTOM and range resolution R (above)
we get that the signal / noise ratio increases in since the signals from the NC completely fall into the band ΔF = 10 Hz (with a correlation interval of fluctuations of signals from the NC not exceeding 0.1 s in the wavelength range λ ≅ 3.0 cm, and reflections from the shore are filtered out, as shown above.
Таким образом, отношение сигнал/помеха в предлагаемом устройстве возрастает, например, на 17 дБ по сравнению с прототипом и составляет
то есть 20 раз (13 дБ), что достаточно для уверенного захвата и сопровождения по дальности и угловым координатам (при моноимпульсной пеленгации).Thus, the signal-to-noise ratio in the proposed device increases, for example, by 17 dB compared with the prototype and is
that is, 20 times (13 dB), which is sufficient for confident capture and tracking in range and angular coordinates (with monopulse direction finding).
Тем более это имеет место при наличии частотного разрешения, то есть когда сигналы от НК и от БЧ разделяются по частотным каналам, при выполнении условия
По мере сближения носителя РЛС с целью вероятности захвата и сопровождения возрастают как ввиду повышения отношений сигнал/шум и сигнал/помеха ((8), (9)), так и благодаря улучшению условия разрешения (величина R в (10) уменьшается). Наконец, в ситуациях, когда направление БЧ перпендикулярно направлению РЛС-НК, при условии нахождения НК от БЧ на расстояниях, превосходящих ΔR - разрешение по дальности, имеет место разделение сигналов от НК и от БЧ по разным каналам дальности (благодаря разрешению по дальности), и предлагаемая РЛС работает в облегченных условиях, а когда расстояние НК от БЧ меньше ΔR , осуществляется частотная селекция, как описано выше, с достаточно высокой эффективностью.Moreover, this takes place in the presence of frequency resolution, that is, when the signals from the NK and from the warhead are separated by frequency channels, when the condition
As the carrier approaches the radar with the aim of the probability of capture and tracking, they increase both due to an increase in the signal-to-noise and signal-to-noise ratios ((8), (9)) and due to an improvement in the resolution condition (the value of R in (10) decreases). Finally, in situations where the direction of the warhead is perpendicular to the direction of the radar-NK, provided that the NK from the warhead at distances exceeding ΔR - range resolution, there is a separation of signals from the NK and from the warhead at different distance channels (due to range resolution), and the proposed radar operates in light conditions, and when the distance of the NK from the warhead is less than ΔR, frequency selection is performed, as described above, with a sufficiently high efficiency.
Таким образом, предлагаемая РЛС является более эффективной при любых взаимных расположениях РЛС-НК-БЧ. Thus, the proposed radar is more effective for any mutual location of the radar-NK-warhead.
Эффект повышения помехозащищенности по отношению к активным шумовым помехам и точности углового сопровождения в РЛС, использующих сложные, в частности, фазоманипулированные сигналы, определяется сравнением выражения для дисперсии измерения угла при моноимпульсной пеленгации, которое для устройства-прототипа имеет вид (при ρ0≪ 1) (выше (6))
и выражения для дисперсии для предлагаемого устройства, которое имеет вид
Сравнение формул (6) и (11) показывает, что в предлагаемой РЛС дисперсия в 1/ρ0 меньше (обычно ρ0 ≪ 1 - отношение сигнал/шум до сжатия, так как N > > 1), а точность соответственно выше, чем в устройстве-прототипе.The effect of increasing noise immunity with respect to active noise interference and the accuracy of angular tracking in radars using complex, in particular phase-shifted signals, is determined by comparing the expression for the dispersion of the angle measurement with monopulse direction finding, which for the prototype device has the form (at ρ 0 ≪ 1) (above (6))
and expressions for dispersion for the proposed device, which has the form
A comparison of formulas (6) and (11) shows that the dispersion in the proposed radar is 1 / ρ 0 less (usually ρ 0 ≪ 1 is the signal-to-noise ratio before compression, since N>> 1), and the accuracy is correspondingly higher than in the prototype device.
При воздействии шумовой помехи отношение сигнал/помеха уменьшается, при этом σ
Таким образом, технический эффект в предлагаемой РЛС состоит в достижении более высокой помехозащищенности по отношению к активным помехам при одновременном достижении более высокой точности по сравнению с прототипом. Thus, the technical effect in the proposed radar is to achieve higher noise immunity with respect to active interference while achieving higher accuracy compared to the prototype.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, можно изготовить в производстве и применять предлагаемую РЛС для сопровождения целей по дальности и угловым координатам, что доказывает промышленную применимость объекта изобретения. Using the information presented in the application materials, it is possible to manufacture and use the proposed radar to track targets in range and angular coordinates, which proves the industrial applicability of the object of the invention.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в материалах заявки технического результата. In accordance with the application materials, a prototype of the device was manufactured, the tests of which confirmed the achievement of the technical result indicated in the application materials.
Источники информации:
1. Леонов А. И. , Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Сов. Радио, 1970.Sources of information:
1. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M .: Owls. Radio, 1970.
2. Справочник по радиолокации. /Под ред. М. Сколника. - М.: Сов. Радио, 1978, т. 4, с. 20, рис. 15 (прототип). 2. Reference radar. / Ed. M. Skolnik. - M .: Owls. Radio, 1978, v. 4, p. 20, fig. 15 (prototype).
3. Справочник по радиолокации. /Под ред. М. Сколника. - М.: Сов. Радио, 1976, т. 1. 3. Reference radar. / Ed. M. Skolnik. - M .: Owls. Radio, 1976, v. 1.
4. Фалькович С.Е. Прием радиолокационных сигналов на фоне флюктуационных помех. - М.: Сов. Радио, 1961. 4. Falkovich S.E. Reception of radar signals against fluctuation interference. - M .: Owls. Radio, 1961.
5. Красюк Н.П., Розенберг В.И. Корабельная радиолокация и метеорология. - Л.: Судостроение, 1970. 5. Krasyuk NP, Rosenberg V.I. Shipborne radar and meteorology. - L .: Shipbuilding, 1970.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112846A RU2114444C1 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Target tracking monopulse radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112846A RU2114444C1 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Target tracking monopulse radar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2114444C1 true RU2114444C1 (en) | 1998-06-27 |
RU97112846A RU97112846A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20195748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97112846A RU2114444C1 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Target tracking monopulse radar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2114444C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480782C1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method and device to resolve moving targets along angular directions in surveillance radars |
RU176149U1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-01-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | A device for processing a phase-shifted signal with discrete phase adjustment in an executive instrument of a radio control line |
RU2793137C1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-03-29 | Акционерное общество "Северный пресс" | Radar monopulse amplitude sum-difference system |
-
1997
- 1997-07-15 RU RU97112846A patent/RU2114444C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник по радиолокации / Под ред. М. Сколника. - М.: Сов. радио, 1978 , т. 4, с. 20, рис. 15. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480782C1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method and device to resolve moving targets along angular directions in surveillance radars |
RU176149U1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-01-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | A device for processing a phase-shifted signal with discrete phase adjustment in an executive instrument of a radio control line |
RU2793137C1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-03-29 | Акционерное общество "Северный пресс" | Radar monopulse amplitude sum-difference system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4323899A (en) | Polarization detector | |
US10914818B2 (en) | Angle-resolving FMCW radar sensor | |
US5784026A (en) | Radar detection of accelerating airborne targets | |
US10557933B2 (en) | Radar device and position-determination method | |
US5559518A (en) | Low target velocity interferometric AMTI radar | |
US5768131A (en) | Computerised radar process for measuring distances and relative speeds between a vehicle and obstacles located in front of it | |
US2837738A (en) | Passive range measuring device | |
US5559516A (en) | Dual cancellation interferometric AMTI radar | |
US4067014A (en) | Correlation receiver for doppler microwave landing system | |
EP2182375A1 (en) | A combined direction finder and radar system, method and computer program product | |
GB2305323A (en) | Ranging systems | |
RU2338219C1 (en) | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation | |
JPH0211878B2 (en) | ||
US5559517A (en) | Maximized/minimized phase calculator for an interferometric amti radar | |
US4217585A (en) | Dual frequency Doppler radar | |
RU2117960C1 (en) | Method of target tracking by monopulse radar | |
US3270340A (en) | Method of echo grouping | |
RU2114444C1 (en) | Target tracking monopulse radar | |
RU2099739C1 (en) | Radar | |
US3991418A (en) | Electromagnetic wave direction finding using Doppler techniques | |
US5339082A (en) | FM/CW sensor processor for target recognition | |
RU2402787C1 (en) | Method of finding vessels in distress | |
Fischer et al. | Adaptive super-resolution with a synthetic aperture antenna | |
US3397398A (en) | Doppler range measuring system | |
EP0042730A1 (en) | Radar polarisation detector and method of radar target detection |