RU2122218C1 - Monopulse radar - Google Patents
Monopulse radar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122218C1 RU2122218C1 RU97114485A RU97114485A RU2122218C1 RU 2122218 C1 RU2122218 C1 RU 2122218C1 RU 97114485 A RU97114485 A RU 97114485A RU 97114485 A RU97114485 A RU 97114485A RU 2122218 C1 RU2122218 C1 RU 2122218C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- antenna
- input
- phase
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации, в частности к области моноимпульсных вторичных радиолокаторов, обладающих повышенной точностью измерения угловых координат, и может быть использовано в системах управления воздушным движением. The invention relates to radar, in particular to the field of monopulse secondary radars with increased accuracy in measuring angular coordinates, and can be used in air traffic control systems.
Известны шесть основных типов моноимпульсных радиолокаторов (МРЛ), различающихся по методу пеленгации (амплитудный и фазовый) и по методу измерения угловых координат (амплитудный, фазовый и суммарно-разностный) [1]. There are six main types of monopulse radar (SRL), which differ in the direction finding method (amplitude and phase) and in the method of measuring angular coordinates (amplitude, phase and total-difference) [1].
В настоящее время для управления воздушным движением широкое распространение получили МРЛ фазово-фазового типа, использующие фазовую пеленгацию и фазовый метод измерения. Подобные МРЛ рассматриваются в настоящей заявке. Currently, for air traffic control, phase-phase type MRLs using phase direction finding and phase measurement method are widely used. Such XRLs are considered in this application.
При разработке МРЛ любых типов, в том числе и фазово-фазовых, с целью повышения точности измерения угловых координат, важнейшей проблемой является обеспечение высокой стабильности амплитудно-фазовых характеристик входящих в МРЛ функциональных узлов. In the development of any type of ballast, including phase-phase, in order to improve the accuracy of measuring angular coordinates, the most important problem is to ensure high stability of the amplitude-phase characteristics of the functional nodes included in the ballast.
Известны МРЛ, в которых производится аппаратурная коррекция ошибки вызванной фазовой нестабильностью приемных каналов [2 - 4]. There are known MRLs, in which the hardware error correction caused by phase instability of the receiving channels is performed [2 - 4].
Характерным из указанных аналогов заявляемого устройства является МРЛ [4] , содержащий суммарно-разностную антенну, формирующую суммарную и разностную диаграммы и имеющую два выхода, которые через тракты высокой и промежуточной частоты (ВЧ- и ПЧ-тракты) соединены с фазовым детектором, а также генератор контрольного сигнала, выход которого подключен к высокочастотным трактам. В данном МРЛ при воздействии контрольного сигнала определяется фазовая ошибка, возникающая в приемнике, образованном ВЧ- и ПЧ-трактами, и в соответствии с величиной и знаком ошибки, считываемой с выхода фазового детектора, осуществляется корректировка значений измеренных угловых координат самолета. A characteristic of these analogs of the claimed device is an SID [4], containing a sum-difference antenna that forms a sum and difference diagrams and has two outputs, which are connected to a phase detector through high and intermediate frequency paths (RF and IF paths), and control signal generator, the output of which is connected to high-frequency paths. Under the influence of the control signal, in this XRD, the phase error that occurs in the receiver formed by the RF and IF paths is determined, and the values of the measured angular coordinates of the aircraft are adjusted in accordance with the magnitude and sign of the error read from the output of the phase detector.
Однако, коррекция фазовых ошибок приводит к смещению рабочего участка пеленгационной характеристики от центра диаграммы направленности, что, при значительных ошибках, нарушает симметрию ветвей пеленгационной характеристики и уменьшает реальную чувствительность. However, the correction of phase errors leads to a shift of the working section of the direction-finding characteristic from the center of the radiation pattern, which, with significant errors, violates the symmetry of the branches of the direction-finding characteristic and reduces the real sensitivity.
Указанные недостатки могут быть устранены, если вместо коррекции ошибок осуществить автоматическую подстройку (выравнивание) фаз в параллельных каналах. These shortcomings can be eliminated if, instead of correcting errors, an automatic adjustment (alignment) of phases in parallel channels is carried out.
В патенте [5] описан фазовый МРЛ, в котором осуществляется выравнивание фаз в параллельных каналах. The patent [5] describes phase SLC, in which phase alignment in parallel channels is carried out.
Такой МРЛ является прототипом заявляемого изобретения (Фиг. 1). Устройство - прототип содержит суммарно-разностную антенну - 1, выходы суммарного и разностного сигналов которой подключены ко входам соответствующих первого и второго ВЧ-трактов - 2 и 3, выходы которых подключены к сигнальным входам первого и второго смесителей - 4 и 5 соответственно, гетеродинный вход первого смесителя подключен к первому выходу гетеродина - 6, выходы упомянутых смесителей соединены со входами первого и второго усилителей промежуточной частоты (УПЧ) - 7, 8, выходы которых подключены ко входам фазового детектора - 9, узел автоматической подстройки фазы (АПФ) - 10, информационный вход которого подключен к выходу фазового детектора - 9, а выход соединен со входом управляемого фазовращателя - 11, включенного между вторым выходом гетеродина и гетеродинным входом второго смесителя. Контрольный генератор 12 подсоединен через направленные ответвители к ВЧ-трактам - 2, 3. При этом передатчик подключается к тракту суммарного сигнала через переключатель прием-передача (ППП) - 13, что типично для подобного типа МРЛ. ВЧ-тракты на своем протяжении имеют общий узел для преобразования амплитудных соотношений сигналов суммы и разности в фазовые соотношения - суммарно-разностный преобразователь 14 (на фиг. патента [5] он изображен в виде смежного с антенной узла). Such an MRL is a prototype of the claimed invention (Fig. 1). The prototype device contains a sum-difference antenna - 1, the outputs of the total and difference signals of which are connected to the inputs of the corresponding first and second RF paths - 2 and 3, the outputs of which are connected to the signal inputs of the first and second mixers - 4 and 5, respectively, a heterodyne input the first mixer is connected to the first output of the local oscillator - 6, the outputs of the mentioned mixers are connected to the inputs of the first and second amplifiers of intermediate frequency (UPCH) - 7, 8, the outputs of which are connected to the inputs of the phase detector - 9, the unit matic adjustment phase (ACE) - 10, an information input of which is connected to the output of the phase detector - 9, and an output connected to the input of the phase shifter managed - 11 connected between the second output of the local oscillator and the local oscillator input of the second mixer. The
В состав узла АПФ входят логические схемы и реверсивный счетчик. The structure of the ACE node includes logic circuits and a reversible counter.
Типичным примером современной суммарно-разностной антенны, используемой в прототипе, может служит (см., например, [6]) антенная решетка, позволяющая помимо основных диаграмм, суммарной и разностной, формировать также диаграмму подавления боковых лепестков. Антенная решетка содержит набор излучателей, расположенных симметрично относительно центрального излучателя, размещенного на оси антенны, причем излучатели, расположенные слева и справа относительно центрального излучателя, соединены между собой через суммарно-разностные преобразователи, одноименные выходы которых объединены через делители мощности, подключенные выходами ко входам суммарного и разностного сигналов, а выход центрального излучателя через направленный ответвитель соединен со входом сигналов подавления боковых лепестков (contr). A typical example of a modern sum-difference antenna used in the prototype can be (see, for example, [6]) an antenna array, which, in addition to the main diagrams, sum and difference, can also generate a side lobe suppression diagram. The antenna array contains a set of emitters located symmetrically with respect to the central emitter located on the axis of the antenna, and the emitters located to the left and right of the central emitter are interconnected via sum-difference converters, the outputs of the same name are combined through power dividers connected by outputs to the inputs of the total and differential signals, and the output of the central emitter through a directional coupler is connected to the input of the side suppression signals stocks (contr).
Применение суммарно-разностной антенны позволяет удобно использовать полный раскрыв антенны при работе на передачу. Однако, при формировании суммарно-разностных диаграмм происходит преобразование фазовых соотношений сигналов в амплитудные, что нарушает однородность сквозных моноимпульсных трактов и не позволяет осуществить в них автоматическую подстройку фазы. The use of the sum-difference antenna makes it convenient to use the full opening of the antenna when working in transmission. However, in the formation of the sum-difference diagrams, the phase relations of the signals are converted to amplitude, which violates the uniformity of the through single-pulse paths and does not allow for automatic phase adjustment in them.
В МРЛ - прототипе [5], как и в рассмотренном аналоге [4], автоматическую подстройку фазы можно осуществить лишь в той части моноимпульсных трактов, которая охвачена контрольным сигналом, т.е., в основном, в фазовом приемнике. Антенна же и значительная часть ВЧ-трактов не охвачены контрольным сигналом, что предъявляет весьма жесткие, часто трудновыполнимые, требования к стабильности характеристик этих устройств, а также приводит к необходимости применения дополнительных контуров локальной компенсации нестабильности. Указанное ведет к усложнению конструкции, снижению надежности аппаратуры и увеличению стоимости. In the MRL prototype [5], as in the considered analogue [4], automatic phase adjustment can be carried out only in that part of the monopulse paths that is covered by the control signal, i.e., mainly in the phase receiver. The antenna and a significant part of the RF paths are not covered by the control signal, which makes very stringent, often difficult to fulfill, requirements for the stability of the characteristics of these devices, and also leads to the need to use additional loops for local instability compensation. The aforementioned leads to a complication of the design, a decrease in the reliability of the equipment and an increase in cost.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения угловых координат при одновременном упрощении аппаратуры, повышении ее надежности и уменьшении стоимости. The present invention is to improve the accuracy of measuring angular coordinates while simplifying the equipment, increasing its reliability and reducing cost.
В дальнейшем, для большей точности формулировок, будем рассматривать в качестве угловой координаты - азимут (что характерно для обзорных первичных и вторичных МРЛ управления воздушным движением), распространяя на другие случаи принцип эквивалентности решения. Кроме того, упоминаемым при рассмотрении прототипа управляемому фазовращателю и переключателю прием-передача присвоим индекс - первый. In the future, for greater accuracy of the formulations, we will consider the azimuth as the angular coordinate (which is typical for survey primary and secondary airborne control radars), extending the principle of solution equivalence to other cases. In addition, the referenced when considering the prototype controlled phase shifter and the receive-transmit switch assign an index - the first.
Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.
В моноимпульсном радиолокаторе,
содержащем антенну, первый и второй высокочастотные тракты (ВЧ-тракты), выходы которых подключены к сигнальным входам первого и второго смесителей соответственно, гетеродинные входы которых соединены с выходами гетеродина, выходы смесителей соответственно соединены со входами первого и второго усилителей промежуточной частоты (УПЧ), выходы которых подключены ко входам фазового детектора, узел автоматической подстройки фазы (АПФ), информационным входом подключенный к выходу фазового детектора, а первым выходом - ко входу первого управляемого фазовращателя, а также генератор контрольного сигнала и первый переключатель прием-передача (ППП),
антенна выполнена в виде двух идентичных каналов - левого и правого относительно направления излучения, расположенных симметрично относительно оси вращения антенны, с возможностью формирования двух одинаковых независимых диаграмм направленности с разнесенными в горизонтальной плоскости фазовыми центрами, в устройство введены второй управляемый фазовращатель, второй переключатель прием-передача (ППП), в качестве генератора контрольного сигнала используется вынесенный контрольный ответчик (КО), кроме того, введен формирователь координатного строба (КС) контрольного ответчика, а узел АПФ выполнен со стробирующим входом и вторым выходом, при этом выходы левого и правого каналов антенны подключены соответственно к входам первого и второго ВЧ-трактов, которые выполнены независимыми друг от друга и в них включены последовательно одноименные управляемые фазовращатели и переключатели прием-передача, причем управляемые фазовращатели сигнальными выводами включены между выходами каналов антенны и общими выводами ППП. приемные выводы которых являются выходами высокочастотных трактов, а передающие выводы подключены к соответствующим выходам равноплечного делителя мощности, вход которого является входом сигнала передатчика, причем узел АПФ соединен стробирующим входом с выходом формирователя КС контрольного ответчика, а вторым выходом - со входом второго управляемого фазовращателя.In monopulse radar,
containing the antenna, the first and second high-frequency paths (RF paths), the outputs of which are connected to the signal inputs of the first and second mixers, respectively, the local oscillator inputs of which are connected to the outputs of the local oscillator, the outputs of the mixers are respectively connected to the inputs of the first and second intermediate frequency amplifiers (IF), the outputs of which are connected to the inputs of the phase detector, the automatic phase adjustment unit (ACE), the information input connected to the output of the phase detector, and the first output to the input of the first control emogo phase shifter, and a control signal generator and a first transmit-receive switch (SPT)
the antenna is made in the form of two identical channels - left and right with respect to the direction of radiation, located symmetrically with respect to the axis of rotation of the antenna, with the possibility of forming two identical independent radiation patterns with phase centers spaced apart in the horizontal plane, a second controlled phase shifter and a second receive-transmit switch are introduced into the device (SPP), a remote control transponder (KO) is used as a control signal generator; in addition, a coordinate former is introduced the gate of the control gate of the control transponder, and the ACE unit is made with a gating input and a second output, while the outputs of the left and right channels of the antenna are connected respectively to the inputs of the first and second RF paths, which are made independent of each other and are connected in series with the same name controlled phase shifters and transmit-receive switches, moreover, controlled phase shifters with signal outputs are connected between the outputs of the antenna channels and the common terminals of the RFP. the receiving terminals of which are the outputs of the high-frequency paths, and the transmitting terminals are connected to the corresponding outputs of the equal arm power divider, the input of which is the input of the transmitter signal, the ACE node being connected by the gate input to the output of the shaper of the control transponder, and the second output to the input of the second controlled phase shifter.
Предложен вариант выполнения антенны заявляемого МРЛ, в котором левый и правый каналы антенны выполнены из набора излучателей, расположенных симметрично относительно оси антенны, и центрального излучателя, который расположен на оси антенны и является общим для обоих каналов, при этом левые и правые излучатели соединены соответственно через первый и второй делители мощности и последовательно включенные с упомянутыми делителями первые плечи одноименных направленных ответвителей с выходами правого и левого каналов антенны, вторые плечи первого и второго направленных ответвителей соединены между собой одноименными выводами через первый и второй равноплечные делители мощности, при этом центральный вывод первого из них подключен к центральному антенному излучателю, а центральный вывод второго - является входом сигнала подавления боковых лепестков. An embodiment of the antenna of the inventive MRL is proposed, in which the left and right channels of the antenna are made of a set of radiators located symmetrically relative to the axis of the antenna, and a central radiator, which is located on the axis of the antenna and is common to both channels, while the left and right radiators are connected respectively through the first and second power dividers and the first shoulders of the same shoulders of the same directional couplers with outputs of the right and left channels of the antenna, second shoulders first and second directional couplers interconnected homonymous pin through the first and second power dividers ravnoplechnye, the central terminal of the first of them connected to the main antenna radiator, and a central terminal of the second - is the input signal sidelobe suppression.
Предложен вариант выполнения устройства АПФ, содержащего аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй входы которого являются соответственно информационным и стробирующим входами узла АПФ, выход АЦП соединен со входом вычислителя ошибки, выход которого соединен со входом усреднителя ошибки, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен со входом преобразователя кода и одновременно через регистр накопленной ошибки подключен ко второму входу сумматора, первый и второй выходы преобразователя кода соединены соответственно со входами первой и второй схем управления, выходы которых являются выходами, первым и вторым, узла АПФ. An embodiment of an ACE device containing an analog-to-digital converter (ADC) is proposed, the first and second inputs of which are respectively the information and gate inputs of the ACE node, the ADC output is connected to the input of the error calculator, the output of which is connected to the input of the error homogenizer, the output of which is connected to the first the adder input, the output of which is connected to the input of the code converter and simultaneously through the accumulated error register is connected to the second input of the adder, the first and second outputs of the code converter connected respectively to the inputs of the first and second control circuits, the outputs of which are the outputs, first and second, of the ACE node.
Работа устройства поясняется на фиг. 1а-3. На фиг. 1а представлена общая блок-схема МРЛ, на фиг. 2 - вариант выполнения антенны МРЛ, на фиг. 3 - вариант выполнения узла АПФ. The operation of the device is illustrated in FIG. 1a-3. In FIG. 1a shows a general block diagram of an MRL; FIG. 2 is an embodiment of an SXR antenna, in FIG. 3 is an embodiment of an ACE unit.
МРЛ (см. фиг. 1а) содержит: антенну 1, первый - 2 и второй - 3 ВЧ-тракты, выходы которых подключены к сигнальным входам первого - 4 и второго - 5 смесителей соответственно, гетеродинные входы которых соединены с выходами гетеродина 6, выходы смесителей 4 и 5 соединены со входами первого - 7 и второго - 8 УПЧ, выходы которых подключены ко входам фазового детектора 9, узел АПФ 10 информационным входом подключен к выходу фазового детектора. Антенна 1 выполнена в виде двух идентичных каналов - левого 11 и правого 12 (по отношению к напарвлению излучения), расположенных симметрично относительно оси антенны, с возможностью формирования двух одинаковых независимых диаграмм направленности с разнесенными в горизонтальной плоскости фазовыми центрами. Выходы каналов антенны - левого - "Л" и правого - "П" - подключены соответственно к входам ВЧ-трактов 2 и 3. В каждый из ВЧ-трактов 2 и 3 последовательно включены управляемые фазовращатели и переключатели прием-передача, при этом управляемые фазовращатели 16 и 17 включены между выходами каналов антенны 11 и 12 и общими выводами ППП 13 и 14, приемные выводы ППП 13 и 14 подсоединены к сигнальным входам смесителей 4 и 5, а передающие выводы ППП - к выходам равноплечного делителя мощности 15, вход которого является входом сигнала передатчика. В качестве генератора контрольного сигнала используется вынесенный контрольный ответчик 18. Устройство АПФ имеет стробирующий вход соединенный с выходом формирователя координатного строба контрольного ответчика 19. Первый и второй выходы узла АПФ соединены с управляющими входами фазовращателей 16 и 17. The MRL (see Fig. 1a) contains:
На фиг. 2 представлен вариант выполнения антенны 1 в виде линейной решетки, при этом левый 11 и правый 12 каналы антенны выполнены из набора излучателей 20-1 ... 20-n и 21-1 ... 21-n, симметрично расположенных слева и справа относительно центрального излучателя 22, который расположен на оси антенны и является общим для обоих каналов. In FIG. 2 shows an embodiment of the
Каждая из групп излучателей соответственно соединена через первый и второй делители мощности - 23 и 24 - и последовательно включенные с ними первые плечи одноименных направленных ответвителей - 25 и 26 - с выходами обоих каналов антенны, при этом вторые плечи ответвителей 25 и 26 соединены между собой одноименными выводами через первый и второй равноплечные делители мощности 27 и 28, при этом центральный вывод делителя 27 подключен к центральному излучателю 22, а центральный вывод делителя 28 является входом сигнала подавления боковых лепестков. Each of the groups of emitters is respectively connected through the first and second power dividers - 23 and 24 - and the first arms of the same directional couplers - 25 and 26 - connected in series with the outputs of both antenna channels, while the second arms of the
На фиг. 3 узел АПФ МРЛ содержит АЦП 29, первый и второй входы которого соответственно являются информационным и стробирующим входом узла АПФ, выход АЦП соединен со входом вычислителя ошибки 30, выход которого соединен со входом усреднителя ошибки 31, выход которого соединен с первым входом сумматора 32, выход которого соединен со входом преобразователя кода 33 и одновременно через регистр накопленной ошибки 34 подключен ко второму входу сумматора 32, первый и второй выходы преобразователя кода 33 соединены соответственно со входами первой и второй схем управления - 35 и 36, выходы которых являются одноименными выходами узла АПФ. In FIG. 3, the node of the ADF MRL contains an
В динамике заявленный МРЛ работает следующим образом. In dynamics, the declared MRL works as follows.
В режиме приема, благодаря разнесению фазовых центров левого и правого каналов антенны, осуществляется фазовая пеленгация принимаемых сигналов. Между сигналами, принятыми левым и правым каналами антенны, образуется фазовый сдвиг, величина которого пропорциональна отклонению угла прихода сигнала от равносигнального направления. In the reception mode, due to the separation of the phase centers of the left and right channels of the antenna, phase direction finding of the received signals is carried out. Between the signals received by the left and right channels of the antenna, a phase shift is formed, the magnitude of which is proportional to the deviation of the angle of arrival of the signal from the equal signal direction.
Для достижения высокой точности измерения азимута указанный фазовый сдвиг должен быть сохранен при прохождении сигналов через сквозные моноимпульсные тракты. С этой целью в заявленном МРЛ осуществляется стабилизация фазовых характеристик сквозных трактов, которая достигается с помощью автоматической подстройки фазы (АПФ), работающей по внешним сигналам вынесенного контрольного ответчика, местоположение которого точно известно, и охватывающей сквозные тракты от входа антенны до выхода приемника. Для нормальной работы указанной АПФ сквозные тракты должны быть однородными, чисто фазовыми, в которых на точность измерения азимута сказывались бы лишь фазовые нестабильности. Поэтому, в отличие от прототипа, в сквозных моноимпульсных трактах заявленного МРЛ отсутствуют суммарно-разностные преобразования сигналов, нарушающие однородность трактов. To achieve high accuracy in azimuth measurement, the indicated phase shift must be preserved when the signals pass through the through monopulse paths. To this end, in the claimed SLC, the phase characteristics of the through paths are stabilized, which is achieved by using automatic phase adjustment (ACE), which operates according to the external signals of a remote control transponder, the location of which is precisely known, and encompasses the through paths from the antenna input to the receiver output. For normal operation of this ACE, the through paths must be homogeneous, purely phase, in which only phase instabilities would affect the accuracy of the azimuth measurement. Therefore, unlike the prototype, in the through monopulse paths of the claimed MRL there are no total-difference signal transformations that violate the uniformity of the paths.
Принятые сигналы с выходов каналов антенны "Л" и "П" проходят по ВЧ-трактам, преобразуются в сигналы ПЧ, усиливаются и ограничиваются (2 oC 8), далее поступают на фазовый детектор 9. Смесители 3, 4, гетеродин 6, усилители 7, 8 и фазовый детектор 9 составляют обычный фазовый приемник, являющийся типичным фазовым угловым дискриминатором [1].The received signals from the outputs of the antenna channels "L" and "P" pass through the RF paths, are converted into IF signals, amplified and limited (2 ° C 8), then fed to the
Величина и знак напряжения на выходе фазового детектора является функцией фазового сдвига между сигналами каналов (или отклонения угла прихода сигнала от равносигнального направления) и представляет собой пеленгационную характеристику МРЛ. Выходное напряжение фазового детектора подается на узел АПФ - 10, в котором с помощью координатного строба, вырабатываемого формирователем 19, из общей массы сигналов выделяются сигналы, поступающие от КО. The magnitude and sign of the voltage at the output of the phase detector is a function of the phase shift between the channel signals (or the deviation of the angle of arrival of the signal from the equal signal direction) and represents the direction-finding characteristic of the SRL. The output voltage of the phase detector is supplied to the ACE-10 assembly, in which, using the coordinate strobe generated by the former 19, signals from the CO are extracted from the total mass of signals.
В узле АПФ по измеренному выходному напряжению фазового детектора и известной пеленгационной характеристике определяется азимут контрольного ответчика. Сравнение измеренного азимута с истинным позволяет определить ошибку измерения, которая пропорциональна фазовой ошибке в сквозных моноимпульсных трактах. Сигнал ошибки измерения управляет фазовращателями 16 и 17, компенсирующими фазовую ошибку в сквозных трактах. In the ACE node, the azimuth of the control transponder is determined by the measured output voltage of the phase detector and the known direction-finding characteristic. Comparison of the measured azimuth with true allows you to determine the measurement error, which is proportional to the phase error in the through monopulse paths. The measurement error signal controls the
Использование для компенсации фазовых ошибок двух фазовращателей, расположенных в обоих ВЧ-трактах, позволяет создать симметричные моноимпульсные каналы, упростить схемы управления и конструкцию фазовращателей. The use of two phase shifters located in both RF paths to compensate for phase errors makes it possible to create symmetrical monopulse channels, simplify control circuits, and design phase shifters.
В режиме передачи сигналы передатчика через равноплечный делитель мощности 15 и ППП 13 и 14 и управляемые фазовращатели 16 и 17, поступают в каналы антенны 11 и 12, осуществляя синфазное возбуждение всего раскрыва антенны, в результате чего формируется суммарная передающая диаграмма антенны с оптимальным по ширине главным лучом и малым уровнем боковых лепестков. In the transmission mode, the signals of the transmitter through the equal-
Необходимая синфазность возбуждения обоих каналов антенны поддерживается автоматически с помощью тех же управляемых фазовращателей 16 и 17, которые осуществляют выравнивание фаз в сквозных моноимпульсных трактах. The necessary phase matching of the excitation of both channels of the antenna is supported automatically using the same controlled
В отличие от прототипа, синфазное возбуждение полного раскрыва антенны осуществляется без использования суммарно-разностных преобразователей, нарушающих однородность сквозных трактов. Unlike the prototype, the common-mode excitation of the full aperture of the antenna is carried out without the use of total-difference converters that violate the uniformity of the through paths.
Антенна, представленная на фиг. 2, работает следующим образом. The antenna shown in FIG. 2, works as follows.
В режиме приема сигналы, принимаемые излучателями левого и правого каналов - 20-1 ... 20-n и 21-1 и 21-n суммируются первым и вторым делителями мощности 23 и 24 соответственно и через первый и второй направленные ответвители 25 и 26 поступают на выходы "Л" и "П". Сигналы, принимаемые центральным излучателем 22, с помощью равноплечного делителя 27 и направленных ответвителей 25, 26 также поступает на выходы "Л" и "П". В результате на выходах "Л" и "П" образуются высокочастотные сигналы, соответствующие двум идентичным диаграммам направленности с разнесенными фазовыми центрами. In reception mode, the signals received by the left and right channel emitters - 20-1 ... 20-n and 21-1 and 21-n are summed by the first and
В режиме передачи одинаковые сигналы передатчика поступают на входы "Л" и "П" и, проходя через элементы 25, 23 и 26, 24, а также через равноплечный делитель 27, осуществляют синфазное возбуждение всего раскрыва антенны и формирование суммарной передающей диаграммы направленности. In the transmission mode, the same transmitter signals arrive at the inputs "L" and "P" and, passing through the
Помимо формирования основных диаграмм (левого и правого каналов и суммарной), антенна формирует также диаграмму подавления боковых лепестков, что особо важно для вторичных радиолокаторов. Основным элементом при формировании диаграммы подавления является центральный излучатель 22, сигналы которого проходят на выход через равноплечные делители мощности 27 и 28 и направленные ответвители 25 и 26, в которых объединяются в противофазе с сигналами, поступающими от остальных излучателей, в результате чего в широкой диаграмме подавления ( в горизонтальной плоскости) создается узкий провал в направлении главного луча. In addition to the formation of the main diagrams (left and right channels and total), the antenna also forms a diagram for suppressing side lobes, which is especially important for secondary radars. The main element in the formation of the suppression diagram is the
В отличие от прототипа, антенна заявленного МРЛ не содержит суммарно-разностных преобразователей, нарушающих однородность сквозных трактов. Unlike the prototype, the antenna of the declared MRL does not contain sum-difference converters that violate the uniformity of the through paths.
Узел АПФ, представленный на фиг. 3, работает следующим образом. Сигналы с выхода фазового детектора поступают на АЦП 29, который реагирует на входной сигнал на первом входе лишь при наличии на его втором входе координатных стробов КО, поступающих от формирователя 19. The ACE assembly shown in FIG. 3, works as follows. The signals from the output of the phase detector are fed to the
Выделенная информация от КО с выхода АЦП поступает на вход вычислителя ошибки 30, в котором по измеренному выходному напряжению фазового детектора и известной пеленгационной характеристике определяется азимут контрольного ответчика. В результате сравнения измеренного значения азимута с истинным определяется текущая ошибка измерения азимута контрольного ответчика, которая пропорциональна фазовой ошибке в сквозных моноимпульсных трактах. The extracted information from the QO from the ADC output goes to the input of the
Далее, в усреднителе 31 ошибка усредняется за радиолокационный пакет импульсов. Усредненная ошибка поступает на первый вход сумматора 32, на второй вход которого одновременно поступает значение ранее накопленной ошибки, хранящейся в регистре 34, то есть ошибки, которая управляла состоянием фазовращателей 17 и 18 в течение предыдущего оборота антенны. Суммарная ошибка поступает на преобразователь кода 33, преобразующий сигналы к форме, удобной для управления фазовращателями. Further, in the
В зависимости от знака суммарной ошибки управляющие сигналы появляются либо на одном, либо на другом выходах преобразователя 33 и через схемы управления фазовращателями 35, 36, усиливающие эти сигналы, изменяют состояние фазовращателей 16, 17, компенсируя уходы фазы в сквозных моноимпульсных трактах. Depending on the sign of the total error, the control signals appear either at one or the other outputs of the
Сумматор текущей и накопленной ошибок 32 выполняет роль интегратора. Он позволяет за счет накопленной ошибки поддерживать фазовращатели в ранее установленном состоянии при текущей ошибке, равной нулю. Появление же текущей ошибки переводит фазовращатели в новое состояние, компенсирующее эту ошибку. The adder of the current and accumulated
Особенностью предложенного узла АПФ по сравнению с прототипом является также возможность осуществлять полную компенсацию фазовых ошибок в сквозных трактах при каждом поступлении информации об ошибке, что особенно важно при работе АПФ по сигналам вынесенного КО, когда информация об ошибке поступает достаточно редко - один раз за оборот антенны. A feature of the proposed ACE node in comparison with the prototype is the ability to fully compensate for phase errors in the through paths at each error information received, which is especially important when ACE is operating according to the transmitted QO signals, when error information is received quite rarely - once per antenna revolution .
Сам факт редкого поступления информации не имеет принципиального значения, так как фазовые ошибки в трактах флюктуируют весьма медленно. Появляющаяся же ошибка будет полностью устраняться при очередном приходе информации от КО. The fact of a rare inflow of information is of no fundamental importance, since phase errors in the paths fluctuate very slowly. The error that appears will be completely eliminated the next time information comes from the CO.
Отметим, что использовать узел АПФ прототипа в данном случае нельзя, так как с его помощью компенсация фазовой ошибки при каждом поступлении информации будет осуществляться не полностью, а всего лишь на один квант. Полная же компенсация ошибки будет происходить недопустимо медленно. Note that it is impossible to use the prototype ACE node in this case, since with it the phase error compensation at each information input will not be fully implemented, but only for one quantum. Full error compensation will be unacceptably slow.
На основе заявленного устройства разработан экспериментальный образец обзорного вторичного МРЛ. Based on the claimed device, an experimental sample of a survey secondary MRL was developed.
Экспериментальный образец антенны выполнен в виде линейной антенной решетки, состоящей из 33 рупорных излучателей и возбуждаемой по схеме фиг. 2. The experimental antenna sample is made in the form of a linear antenna array consisting of 33 horn emitters and excited according to the scheme of FIG. 2.
Антенна формирует запросную диаграмму на частоте 1030 МГц. The antenna generates a query diagram at a frequency of 1030 MHz.
Ширина главного луча на уровне минус 3 дБ - 2,2o.The width of the main beam at the level of
Уровень боковых лепестков - минус 24 дБ. The side lobe level is minus 24 dB.
Коэффициент усиления - 23 дБ. The gain is 23 dB.
Прием ответных сигналов осуществляется на две одинаковые диаграммы с разнесенными фазовыми центрами, на частоте 1090 МГц. Reception of signals is carried out on two identical diagrams with spaced phase centers, at a frequency of 1090 MHz.
Ширина лучей на уровне минус 3 дБ 3,8 - 3,9o.The beam width at the level of
Антенна формирует также широкую в горизонтальной плоскости диаграмму подавления боковых лепестков, имеющую провал в направлении главного луча глубиной минус 26 дБ. The antenna also forms a wide horizontal plane suppression pattern of the side lobes, having a dip in the direction of the main beam with a depth of minus 26 dB.
Ширина луча в горизонтальной плоскости на уровне минус 3 дБ 70o.The beam width in the horizontal plane at the level of
Основные характеристики экспериментального образца антенны соответствуют требованиям международной организации ИКАО. The main characteristics of the experimental model of the antenna comply with the requirements of the international organization ICAO.
Элементы экспериментального образца узла АПФ выполнены следующим образом. Elements of the experimental sample of the ACE unit are as follows.
Формирователь 19 выполнен на микросхемах (мсх) счетчиков 533ИЕ10, на входы которых заводятся сигналы углового положения антенны и временной масштаб дальности. Выходы мсх 533ИЕ10 включены на вход ПЗУ 27256, с выхода которого снимается КС КО.
АЦП 29 выполнено на последовательно включенных микросхемах операционных усилителей АД8001, АД9058 и "Логики" 533ЛИ1.
Вычислитель ошибки 30 содержит ПЗУ 27256 и сумматор 533ИМ6, на который одновременно поступают сигналы углового положения антенны.
Усреднитель ошибки 31 суммирует ошибки за радиолокационный пакет из 8 посылок с помощью регистров 533ИР23 и сумматора 533ИМ6 и усредняет их с помощью ПЗУ 27256.
Сумматор 32 выполнен на 533ИМ6; преобразователь кода 33 - на регистре 533ИР23 и ПЗУ 27256, выходы которого поступают на схемы управления фазовращателями 35 и 36. Регистр 34 выполнен на мсх 533ИР23. The
Схемы 35 и 36 представляют собой усилители мощности на сборках 2ТС622А.
Управляемые фазовращатели 16 и 17 выполнены традиционным способом [7] на p-i-n диодах. The controlled
При проведении испытаний экспериментального образца произведена предварительная оценка эффективности используемой АПФ для стабилизации фазовых характеристик сквозных трактов. When testing an experimental sample, a preliminary assessment of the effectiveness of the ACE used to stabilize the phase characteristics of the through paths was made.
Среднеквадратическая фазовая ошибка при воздействии различных дестабилизирующих факторов не превысила 2o, чему соответствует ошибка определения азимута, примерно в две угловые минуты.The root-mean-square phase error under the influence of various destabilizing factors did not exceed 2 o , which corresponds to the error in determining the azimuth, in about two angular minutes.
Состав экспериментального образца свидетельствует об относительной простоте реализации предложенного МРЛ. The composition of the experimental sample indicates the relative simplicity of the proposed MRL.
Полученные экспериментальные результаты подтверждают как правильность выбранного пути решения поставленной задачи по повышению точности измерения угловых координат при одновременном упрощении аппаратуры и уменьшении ее стоимости, так и возможность промышленной реализации заявленного МРЛ. The obtained experimental results confirm both the correctness of the chosen way to solve the problem of improving the accuracy of measuring angular coordinates while simplifying the equipment and reducing its cost, as well as the possibility of industrial implementation of the declared MRL.
Предложенные схемные связи в МРЛ, обеспечивающие построение однородных сквозных моноимпульсных трактов, и использование автоматической подстройки фазы, работающей по внешним сигналам вынесенного контрольного ответчика и охватывающей весь моноимпульсный тракт от входа антенны до выхода приемника, позволяют значительно уменьшить аппаратурные ошибки, повысить точность измерения и одновременно снизить требования к стабильности антенно-фидерных устройств, упростить их конструкцию, и, тем самым, устранить технические противоречия, возникающие при разработке МРЛ повышенной точности, связанные с необходимостью сочетать повышение точности определения угловых координат с упрощением аппаратуры и уменьшением ее стоимости. The proposed circuit communications in the SLC, which provide the construction of homogeneous through monopulse paths, and the use of automatic phase adjustment, working on the external signals of the remote control transponder and covering the entire monopulse path from the antenna input to the output of the receiver, can significantly reduce hardware errors, improve measurement accuracy and simultaneously reduce requirements for the stability of antenna-feeder devices, to simplify their design, and thereby eliminate technical contradictions hiccups in the development of an XRD of increased accuracy associated with the need to combine increasing the accuracy of determining angular coordinates with simplifying the equipment and reducing its cost.
Оценка технико-экономической эффективности предлагаемого МРЛ, показала возможность увеличения точности измерения азимута примерно в 1,5 раза при одновременном снижении стоимости на 30 - 40%. Evaluation of the technical and economic efficiency of the proposed XRD showed the possibility of increasing the accuracy of azimuth measurement by about 1.5 times while reducing the cost by 30-40%.
Источники информации, принятые во внимание:
[1] А.И. Леонов, К.И. Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. М., "Радио и связь", 1984.Sources of information taken into account:
[1] A.I. Leonov, K.I. Fomichev. Monopulse radar. M., "Radio and Communications", 1984.
[2] Патент США N 5070336, кл. G 01 S 13/4, опубл. 03.12.91, ИСМ N 13, 1993. [2] US Patent No. 5070336, cl. G 01
[3] Патент Японии N 5-11587, кл. G 01 S 13/44, опубл. 15.02.93, ИСМ N 5, 1995. [3] Japan Patent N 5-11587, cl. G 01
[4] Патент США N 4994810, кл. G 01 S 13/44, опубл. 19.02.91, ИСМ N 14, 1992. [4] US Patent N 4994810, cl. G 01
[5] Патент США N 3883870, кл. G 01 S 7/40, опубл. 13.05.75. [5] US patent N 3883870, CL. G 01
[6] Патент Великобритании N 2 135 89, кл. H 01 Q 3/00, 25/00, опубл. 05.09.84. [6]
[7] А. М. Вейсблат. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых приборах, М., Радио и связь, 1987, с. 105 - 111. [7] A. M. Weisblat. Microwave Switching Devices on Semiconductor Devices, M., Radio and Communications, 1987, p. 105 - 111.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114485A RU2122218C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Monopulse radar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114485A RU2122218C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Monopulse radar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2122218C1 true RU2122218C1 (en) | 1998-11-20 |
| RU97114485A RU97114485A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20196671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97114485A RU2122218C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Monopulse radar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2122218C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606386C2 (en) * | 2013-08-15 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество "Азимут" | Monopulse secondary radar system with mode s |
| RU2626221C2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-07-24 | Андрей Викторович Быков | Secondary radar antenna system |
| RU2631118C1 (en) * | 2016-10-24 | 2017-09-19 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Method of determining azimuth of object with help of interpolated direction-finding characteristics |
| RU2724368C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-06-23 | Быков Андрей Викторович | Secondary radar antenna system |
-
1997
- 1997-08-14 RU RU97114485A patent/RU2122218C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606386C2 (en) * | 2013-08-15 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество "Азимут" | Monopulse secondary radar system with mode s |
| RU2626221C2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-07-24 | Андрей Викторович Быков | Secondary radar antenna system |
| RU2631118C1 (en) * | 2016-10-24 | 2017-09-19 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Method of determining azimuth of object with help of interpolated direction-finding characteristics |
| RU2724368C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-06-23 | Быков Андрей Викторович | Secondary radar antenna system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | A CMOS 76–81-GHz 2-TX 3-RX FMCW radar transceiver based on mixed-mode PLL chirp generator | |
| US5926128A (en) | Radar systems | |
| US4305074A (en) | Electromagnetic detection apparatus | |
| US7548186B2 (en) | Method and apparatus for detection of an electromagnetic signal reflected from and object | |
| EP0537289A4 (en) | Monopulse processing systems | |
| US4638319A (en) | R.F. system | |
| US3946395A (en) | Radio direction finding apparatus | |
| RU2122218C1 (en) | Monopulse radar | |
| US2929056A (en) | Simultaneous lobe comparison, pulse echo locator system | |
| US3864683A (en) | Arrangement for an automatic resetting system for microwave antennas | |
| US3766556A (en) | Channel switching phase interferometer radar receiver | |
| US5812091A (en) | Radio interferometric antenna for angle coding | |
| RU2183329C1 (en) | Monopulse radar | |
| US4578679A (en) | Method and apparatus for obtaining antenna tracking signals | |
| JP2005189101A (en) | Angle detection apparatus and inclination angle measurement apparatus | |
| JPH01161180A (en) | Direction finder | |
| RU2155355C1 (en) | Monopulse radar | |
| US3943508A (en) | Electronic roll compensation system for a radar antenna | |
| US4317118A (en) | Symmetrical beam-forming network | |
| US2980906A (en) | Mono-pulse radar system | |
| JP2634259B2 (en) | High frequency signal direction finder | |
| EP0141886B1 (en) | Monopulse detection systems | |
| US4719463A (en) | Microwave receiver making deviation measurements more especially in combination with a secondary airborne radar and a secondary radar containing it | |
| RU2076334C1 (en) | Monopulse direction finder | |
| RU2110809C1 (en) | Multichannel radio direction finder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100815 |