RU2236694C1 - Radio-locating station for determining radial speed of target - Google Patents
Radio-locating station for determining radial speed of target Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236694C1 RU2236694C1 RU2003122568/09A RU2003122568A RU2236694C1 RU 2236694 C1 RU2236694 C1 RU 2236694C1 RU 2003122568/09 A RU2003122568/09 A RU 2003122568/09A RU 2003122568 A RU2003122568 A RU 2003122568A RU 2236694 C1 RU2236694 C1 RU 2236694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixer
- output
- input
- frequency amplifier
- target
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относятся к радиолокационной технике, в частности к радиолокационным станциям для определения координат целей.The claimed invention relates to radar technology, in particular to radar stations for determining the coordinates of targets.
Известно устройство для измерения скорости цели [Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей - М.: Радио и связь, 1986, - 34 с.], содержащее последовательно соединенные генератор радиочастоты, детектор, фильтр доплеровских частот и индикатор, второй вход генератора радиочастоты соединен с передающей антенной, второй вход детектора соединен с приемной антенной.A device for measuring the speed of a target [Bakulev P.A., Stepin V.M. Methods and devices for moving targets selection - M .: Radio and communication, 1986, 34 p.], Containing a series-connected radio frequency generator, detector, Doppler frequency filter and indicator, the second input of the radio frequency generator is connected to the transmitting antenna, the second input of the detector is connected to receiving antenna.
Наиболее близкой по технической сущности является радиолокационная станция для измерения радиальной скорости цели, выбранная в качестве прототипа [Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей - М.: Радио и связь, 1986, - 63 с.], содержащая антенну, переключатель прием-передача, первый генератор, второй генератор, гетеродин, первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй смеситель, третий смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, второй усилитель промежуточной частоты, смеситель фазирования, фазовый детектор и когерентный гетеродин, вход когерентного гетеродина подключен к выходу смесителя фазирования, первый вход которого соединен с первым выходом первого генератора, а второй вход смесителя фазирования подключен к первому выходу второго генератора, причем вторые выходы первого и второго генераторов объединены и подключены ко второму входу переключателя прием-передача, первый вход которого подключен к антенне, а выход к объединенным входам первого и второго усилителей высокой частоты, выход первого усилителя высокой частоты подключен к последовательно соединенным первому смесителю, первому усилителю промежуточной частоты и первому входу третьего смесителя, выход второго усилителя высокой частоты подключен к последовательно соединенным второму смесителю, второму усилителю промежуточной частоты и второму входу третьего смесителя, выход третьего смесителя подключен к сигнальному входу фазового детектора, выход когерентного гетеродина подключен к опорному входу фазового детектора. Выход гетеродина подключен ко вторым входам первого и второго смесителя.The closest in technical essence is a radar station for measuring the radial velocity of the target, selected as a prototype [Bakulev P.A., Stepin V.M. Methods and devices for moving targets selection - M .: Radio and communication, 1986, 63 pp.], Comprising an antenna, a receive-transmit switch, a first generator, a second generator, a local oscillator, a first high-frequency amplifier, a second high-frequency amplifier, a first mixer , a second mixer, a third mixer, a first intermediate frequency amplifier, a second intermediate frequency amplifier, a phasing mixer, a phase detector and a coherent local oscillator, the input of a coherent local oscillator is connected to the output of the phasing mixer, the first input of which is connected with the first output of the first generator, and the second input of the phasing mixer is connected to the first output of the second generator, and the second outputs of the first and second generators are combined and connected to the second input of the transmit-receive switch, the first input of which is connected to the antenna, and the output to the combined inputs of the first and of the second high-frequency amplifier, the output of the first high-frequency amplifier is connected to the first mixer, the first intermediate-frequency amplifier and the first input of the third mixer, connected in series One of the second high-frequency amplifier is connected to the second mixer, the second intermediate-frequency amplifier and the second input of the third mixer, the output of the third mixer is connected to the signal input of the phase detector, the output of the coherent local oscillator is connected to the reference input of the phase detector. The output of the local oscillator is connected to the second inputs of the first and second mixer.
При наличии движущейся цели доплеровская поправка на разностной частотеIn the presence of a moving target, Doppler correction at the differential frequency
Fд=2V(f2-f1)/C=2VΔf/CF d = 2V (f 2 -f 1 ) / C = 2VΔf / C
где Δf=f2-f1 С - скорость света;where Δf = f 2 -f 1 C is the speed of light;
f1 и f2 - несущие частоты.f 1 and f 2 are carrier frequencies.
Недостаток известной радиолокационной станции заключается в ее ограниченном быстродействии.A disadvantage of the known radar station is its limited speed.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия радиолокационной станции для определения радиальной скорости цели.The technical result of the invention is to increase the speed of the radar to determine the radial velocity of the target.
Заявленный технический результат достигается тем, что радиолокационная станция для измерения радиальной скорости цели содержит антенну, переключатель прием-передача, первый генератор, второй генератор, гетеродин, первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй смеситель, третий смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, второй усилитель промежуточной частоты, смеситель фазирования, первый фазовый детектор и когерентный гетеродин. Вход когерентного гетеродина подключен к выходу смесителя фазирования, первый вход которого соединен с первым выходом первого генератора, а второй вход смесителя фазирования подключен к первому выходу второго генератора, причем вторые выходы первого и второго генераторов объединены и подключены ко второму входу переключателя прием-передача, первый вход которого подключен к антенне, а выход к объединенным входам первого и второго усилителей высокой частоты. Выход первого усилителя высокой частоты подключен к последовательно соединенным первому смесителю, первому усилителю промежуточной частоты и первому входу третьего смесителя, выход второго усилителя высокой частоты подключен к последовательно соединенным второму смесителю, второму усилителю промежуточной частоты и второму входу третьего смесителя. Выход третьего смесителя подключен к первому входу первого фазового детектора. Выход гетеродина подключен ко вторым входам первого и второго смесителя.The claimed technical result is achieved in that the radar for measuring the radial velocity of the target contains an antenna, a receive-transmit switch, a first generator, a second generator, a local oscillator, a first high-frequency amplifier, a second high-frequency amplifier, a first mixer, a second mixer, a third mixer, a first an intermediate frequency amplifier, a second intermediate frequency amplifier, a phasing mixer, a first phase detector and a coherent local oscillator. The input of the coherent local oscillator is connected to the output of the phasing mixer, the first input of which is connected to the first output of the first generator, and the second input of the phasing mixer is connected to the first output of the second generator, and the second outputs of the first and second generators are combined and connected to the second input of the receive-transmit switch, the first the input of which is connected to the antenna, and the output to the combined inputs of the first and second high-frequency amplifiers. The output of the first high-frequency amplifier is connected to the first mixer, the first intermediate-frequency amplifier and the first input of the third mixer, the output of the second high-frequency amplifier is connected to the second mixer, the second intermediate-frequency amplifier and the second input of the third mixer. The output of the third mixer is connected to the first input of the first phase detector. The output of the local oscillator is connected to the second inputs of the first and second mixer.
Новыми признаками предлагаемой радиолокационной станции для измерения радиальной скорости цели является введение N-1 фазовых детекторов, N фазовращателей, N компараторов и преобразователя кода. Выход когерентного гетеродина соединен с объединенными входами N фазовращателей, выход каждого из которых подключен соответственно к второму входу каждого N фазового детектора, к первым входам каждого N-1 фазового детектора подключен выход третьего смесителя, выход каждого N фазового детектора соединен соответственно с входом каждого N компаратора, выходы каждого из которых подключены к каждому N входу преобразователя кода, выходы которого являются выходами радиолокационной станции для определения радиальной скорости цели.New features of the proposed radar station for measuring the radial velocity of the target is the introduction of N-1 phase detectors, N phase shifters, N comparators and a code converter. The output of the coherent local oscillator is connected to the combined inputs of N phase shifters, the output of each of which is connected respectively to the second input of each N phase detector, the output of the third mixer is connected to the first inputs of each N-1 phase detector, the output of each N phase detector is connected respectively to the input of each N comparator , the outputs of each of which are connected to each N input of the code converter, the outputs of which are the outputs of the radar station to determine the radial velocity of the target.
На фиг.1 представлена схема радиолокационной станции (РЛС) для определения радиальной скорости цели.Figure 1 presents a diagram of a radar station (radar) to determine the radial velocity of the target.
На фиг.2 представлены эпюры, поясняющие работу устройства.Figure 2 presents diagrams explaining the operation of the device.
РЛС для измерения радиальной скорости содержит антенну 1, переключатель прием-передача 2, первый усилитель высокой частоты 3, первый смеситель 4, первый усилитель промежуточной частоты 5, второй усилитель высокой частоты 6, второй смеситель 7, второй усилитель промежуточной частоты 8, третий смеситель 9, гетеродин 10, первый генератор 11, смеситель фазирования 12, когерентный гетеродин 13, второй генератор 14, N фазовращателей 15, N фазовых детекторов 16, N компараторов 17, преобразователь кода 18.The radar for measuring radial velocity comprises an antenna 1, a receive-transmit switch 2, a first high-frequency amplifier 3, a first mixer 4, a first intermediate-frequency amplifier 5, a second high-
Вход когерентного гетеродина 13 подключен к выходу смесителя фазирования 12, первый вход которого соединен с первым выходом первого генератора 11, а второй вход смесителя фазирования 12 подключен к первому выходу второго генератора 14, причем вторые выходы первого 11 и второго 14 генераторов объединены и подключены ко второму входу переключателя прием-передача 2, первый вход которого подключен к антенне 1, а выход к объединенным входам первого 3 и второго 6 усилителей высокой частоты. Выход первого 3 усилителя высокой частоты подключен к последовательно соединенным первому смесителю 4, первому усилителю промежуточной частоты 5 и первому входу третьего смесителя 9, выход второго усилителя высокой частоты 6 подключен к последовательно соединенным второму смесителю 7, второму усилителю промежуточной частоты 8 и второму входу третьего смесителя 9, выход третьего смесителя 9 подключен к первому входу первого фазового детектора 16, выход когерентного гетеродина 13 соединен с объединенными входами N фазовращателей 15, выход каждого из которых подключен ко вторым входам соответственно каждого N фазового детектора 16, к первым входам каждого N-1 фазового детектора 16 подключен выход третьего смесителя 9, выход каждого N фазового детектора 16 соединен соответственно с входом каждого N компаратора 17, выходы которого подключены к каждому N входу преобразователя кода 18.The input of the coherent local oscillator 13 is connected to the output of the phasing mixer 12, the first input of which is connected to the first output of the first generator 11, and the second input of the phasing mixer 12 is connected to the first output of the second generator 14, and the second outputs of the first 11 and second 14 generators are combined and connected to the second the input of the transmit-receive switch 2, the first input of which is connected to the antenna 1, and the output to the combined inputs of the first 3 and second 6 high-frequency amplifiers. The output of the first 3 high-frequency amplifier is connected to the first mixer 4, the first intermediate-frequency amplifier 5 and the first input of the third mixer 9, the output of the second high-
РЛС для определения радиальной скорости цели работает следующим образом.The radar for determining the radial velocity of the target works as follows.
Модуляция двух генераторов 11 и 14 осуществляется с помощью импульсов, поступающих из модулятора (на фиг.1 не показан), которые генерирует радиоимпульсы на несущих частотах f1 и f2. Через антенно-волноводную систему, переключатель прием-передача 2, передающую антенну 1 импульсы излучаются в направлении цели. Отраженные от цели сигналы принимаются антенной 1 и через переключатель прием-передача 2 поступают на вход усилителей высокой частоты 3 и 6, в которых происходит их усиление. С помощью гетеродина 10, работающего на частоте fг=f1+fпч, принятые и усиленные в первом и втором усилителях высокой частоты 3 и 6 сигналы в первом смесителе 4 и втором смесителе 7 преобразуются в частоту fпч+fд1 в одном канале и в fпч+f1-f2+fд2 в другом канале соответственно. После усиления в первом усилителе промежуточной частоты 5 сигнал частотой fпч поступает на первый вход третьего смесителя, на второй вход которого поступает сигнал частотой fпч+f1-f2+fд2 с выхода второго усилителя промежуточной частоты 8.The modulation of two generators 11 and 14 is carried out using pulses coming from a modulator (not shown in FIG. 1), which generate radio pulses at the carrier frequencies f 1 and f 2 . Through the antenna-waveguide system, the receive-transmit switch 2, the transmitting antenna 1, the pulses are emitted in the direction of the target. The signals reflected from the target are received by the antenna 1 and through the receive-transmit switch 2 enter the input of high-
С выхода третьего смесителя 9 сигнал разностной частоты f2-f1, содержащий доплеровскую составляющую Δfд, поступает на первые входы N фазовых детекторов 16. На вторые входы N фазовых детекторов 16 с выхода когерентного гетеродина 13 через фазовращатели 15 поступает опорный сигнал той же частоты f2-f1. Фазирование когерентного гетеродина 13 осуществляется с помощью выходного напряжения смесителя фазирования 12, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого генератора 11, а на второй вход сигнала с выхода второго генератора 14.From the output of the third mixer 9, the differential frequency signal f 2 -f 1 containing the Doppler component Δf d is supplied to the first inputs of N phase detectors 16. The reference signal of the same frequency is fed to the second inputs of N phase detectors 16 from the output of the coherent local oscillator 13 through phase shifters 15 f 2 -f 1 . Phasing of the coherent local oscillator 13 is carried out using the output voltage of the phasing mixer 12, the first input of which receives a signal from the output of the first generator 11, and to the second input of the signal from the output of the second generator 14.
Таким образом, с N выходов фазовращателей 15 на входы фазовых детекторов 16 поступает гребенка (последовательность) опорных сигналов, каждый из которых имеет различный фазовый сдвиг. Сдвиг фазы в N фазовращателях 15 осуществляется в интервале 0-2π с дискретом сдвига фазы ΔΨ=2π(1-к), где к - коэффициент пропорциональности 0≤к≤1.Thus, from the N outputs of the phase shifters 15, a comb (sequence) of reference signals is supplied to the inputs of the phase detectors 16, each of which has a different phase shift. The phase shift in N phase shifters 15 is carried out in the interval 0-2π with a phase shift discrete ΔΨ = 2π (1-k), where k is the
На выходах N фазовых детекторов 16 формируется последовательность из N импульсных напряжений, величина каждого из которых пропорциональна произведению амплитуд входных сигналов и косинусу их разности фаз Δφ. Указанные импульсные напряжения поступают на входы N компараторов 17, которые реагируют только на полярность входного напряжения и формируют на выходе нормированные логические уровни 0 или 1. Затем последовательность логических уровней с их N выходов компараторов 17 поступает на N соответствующих входов преобразователя кода 18.At the outputs of N phase detectors 16, a sequence of N pulse voltages is formed, the magnitude of each of which is proportional to the product of the amplitudes of the input signals and the cosine of their phase difference Δφ. These pulse voltages are fed to the inputs of N comparators 17, which respond only to the polarity of the input voltage and form normalized
Для иллюстрации изложенного рассмотрим случай, когда квантование фазы производится на 4 уровня, т.е. когда N=4. При этом сдвиг фаз в первом фазовращателе 15 положим Δφ=-π/2, во втором Δφ=-π/4, в третьем Δφ=0, в четвертом Δφ=π/4.To illustrate the foregoing, we consider the case when the phase is quantized into 4 levels, i.e. when N = 4. In this case, the phase shift in the first phase shifter 15 is set Δφ = -π / 2, in the second Δφ = -π / 4, in the third Δφ = 0, in the fourth Δφ = π / 4.
На фиг.2а-2г приведены эпюры напряжений на выходах фазовых детекторов 16 для двух реализаций принятых импульсов "1" и "2", отраженных от цели, движущейся с изменяющейся скоростью и имеющей соответственно различный фазовый набег φ1 и φ2.On figa-2g shows the plot of the voltages at the outputs of the phase detectors 16 for two implementations of the received pulses "1" and "2", reflected from the target, moving with a changing speed and having respectively a different phase incursion φ 1 and φ 2 .
Как уже отмечалось, при положительном входном напряжении выходные напряжения компараторов соответствуют логическому нулю. Тогда на их выходах формируется параллельный четырехразрядный двоичный код числа, соответствующий разности фаз принимаемых импульсов.As already noted, with a positive input voltage, the output voltages of the comparators correspond to a logical zero. Then, at their outputs, a parallel four-digit binary code of the number corresponding to the phase difference of the received pulses is formed.
Так, для импульсов "1", соответствующих скорости цели V1, имеющих фазовый набег φ1, пропорциональный разности доплеровских частот Δfд, значение кода будет 0000, для импульсов "2", соответствующих скорости цели V2, имеющих фазовый набег φ2, значение кода будет 0011, (V2>V1) и т.д.So, for pulses "1" corresponding to the target speed V 1 having a phase shift φ 1 proportional to the Doppler frequency difference Δf d , the code value will be 0000, for pulses "2" corresponding to the target speed V 2 having a phase shift φ 2 , the code value will be 0011, (V 2 > V 1 ), etc.
Все возможные значения кода фаз приведены в таблице и на фиг.2д.All possible values of the phase code are shown in the table and Fig.2d.
Сигналы на выходе первого усилителя промежуточной частоты 5 и второго усилителя промежуточной частоты 8 имеют различные доплеровские сдвиги:The signals at the output of the first intermediate frequency amplifier 5 and the second intermediate frequency amplifier 8 have various Doppler shifts:
Fд1=-2V/λ1=-2Vf1/CF g1 = -2V / λ 1 = -2Vf 1 / C
Fд2=-2V/λ2=-2Vf2/C.F q2 = -2V / λ 2 = -2Vf 2 / C.
При наличии движущейся цели разность фаз доплеровских сигналов ΔФ на выходах N фазовых детекторовIn the presence of a moving target, the phase difference of the Doppler signals ΔФ at the outputs of N phase detectors
ΔФ=Ф2(t)-Ф1(t)-2π(Fд2-Fд1)·Т=4πV(f2-f1)Т/СΔF = F 2 (t) -F 1 (t) -2π (F -F g1 g2) · T = 4πV (f 2 -f 1) T / C
где Т - период повторения импульсов.where T is the pulse repetition period.
Радиальную скорость цели можно получить из измеренного изменения ΔФThe radial velocity of the target can be obtained from the measured change ΔФ
V=СΔФ/4π(f2-f1)Т (1)V = СΔФ / 4π (f 2 -f 1 ) T (1)
Значение максимальной однозначно определяемой скорости Vмах.одн получим, положив ΔФ=2πThe value of the maximum uniquely determined speed V max. One we get by setting ΔФ = 2π
Vмах.одн=С/2·(f2-f1)·ТV max . One = C / 2 · (f 2 -f 1 ) · T
Для расчета радиальной скорости цели в соответствии с выражением (1) все значения параметров кроме ΔФ известны заранее.To calculate the radial velocity of the target in accordance with expression (1), all parameter values except ΔФ are known in advance.
Значения ΔФ на выходе радиолокационной станции сразу получаются в виде N-разрядного цифрового двоичного кода и непосредственно без каких-либо преобразований и дополнительных затрат времени на преобразование вводятся в вычислительное устройство. За счет этого повышается быстродействие радиолокационной станции.The ΔF values at the output of the radar station are immediately obtained in the form of an N-bit digital binary code and are directly entered into the computing device without any conversions and additional time spent on conversion. Due to this, the speed of the radar station is increased.
Таким образом, предложенная радиолокационная станция имеет высокое быстродействие, позволяет измерять разность фаз доплеровских частот принимаемых сигналов и по одному принятому импульсу определять радиальную скорость цели.Thus, the proposed radar station has a high speed, allows you to measure the phase difference of the Doppler frequencies of the received signals and determine the radial speed of the target from one received pulse.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122568/09A RU2236694C1 (en) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | Radio-locating station for determining radial speed of target |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122568/09A RU2236694C1 (en) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | Radio-locating station for determining radial speed of target |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2236694C1 true RU2236694C1 (en) | 2004-09-20 |
| RU2003122568A RU2003122568A (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=33434070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003122568/09A RU2236694C1 (en) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | Radio-locating station for determining radial speed of target |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2236694C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593622C1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-08-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring radial velocity of object at its noise emission |
-
2003
- 2003-07-17 RU RU2003122568/09A patent/RU2236694C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986, с.34, 63. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593622C1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-08-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring radial velocity of object at its noise emission |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003122568A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111337902B (en) | Multi-channel high-repetition-frequency large-dynamic-range distance and speed measuring laser radar method and device | |
| US4047173A (en) | FM pulse compression radar | |
| US5422646A (en) | High frequency MTI radar | |
| US3611377A (en) | Doppler radar with target velocity direction and range indicator utilizing variable delay line | |
| RU2189055C2 (en) | Transceiver of homodyne radar | |
| RU2239845C2 (en) | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) | |
| RU2236694C1 (en) | Radio-locating station for determining radial speed of target | |
| US3422430A (en) | Doppler radar with target velocity direction indicator | |
| KR20000036154A (en) | Process for determining the relative velocity between two moving objects | |
| US3054104A (en) | Frequency modulated radar systems | |
| CN114167440B (en) | Coherent frequency modulation continuous wave distance measurement method and system based on phase noise compensation | |
| RU2695799C1 (en) | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing | |
| RU2347235C2 (en) | Method of formation coherent frequency modulated signal for radar stations with periodic fm modulation and device for its realisation | |
| EP0048170B1 (en) | Radar ranging system | |
| JP2007212245A (en) | Pulse radar system | |
| RU2018864C1 (en) | Method of measuring distance in doppler speed vector meters for flying vehicles | |
| JP3482870B2 (en) | FM-CW radar device | |
| RU95412U1 (en) | NONLINEAR RADAR STATION FOR DETECTION OF RADIO ELECTRONIC EXPLOSION CONTROL DEVICES | |
| RU207967U1 (en) | CW radio altimeter with phase locked reference | |
| US3283321A (en) | Fm-cw doppler radar | |
| RU2405170C1 (en) | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses | |
| RU2343499C1 (en) | Nonlinear radar for remote delivery duct monitoring | |
| US3195129A (en) | Cw radar system | |
| RU2533198C1 (en) | Method of controlling radar station resolution | |
| RU2251710C2 (en) | Mode of measuring a radial speed of a target by radar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090718 |