RU2255349C1 - Device for formation of angular error at reception of noise signal - Google Patents
Device for formation of angular error at reception of noise signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2255349C1 RU2255349C1 RU2004104398/09A RU2004104398A RU2255349C1 RU 2255349 C1 RU2255349 C1 RU 2255349C1 RU 2004104398/09 A RU2004104398/09 A RU 2004104398/09A RU 2004104398 A RU2004104398 A RU 2004104398A RU 2255349 C1 RU2255349 C1 RU 2255349C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- switch
- signal
- angular error
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для формирования угловой ошибки в радиолокационных когерентных моноимпульсных станциях с фазовым суммарно-разностным пеленгатором при измерении угловых координат источника шумового сигнала или при автоматическом сопровождении источника шумового сигнала.The invention relates to radar and can be used to generate an angular error in radar coherent monopulse stations with a phase sum-difference direction finder when measuring the angular coordinates of a noise signal source or with automatic tracking of a noise signal source.
Известно устройство формирования угловой ошибки в моноимпульсной РЛС с фазовым суммарно-разностным методом пеленгации [А.И.Леонов, К.И.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1984, стр.71], блок-схема которого приведена на фиг.1. Угловой ошибкой или сигналом ошибки называют величину, функционально связанную с углом между осью антенны и направлением на источник принимаемого антенной излучения. Входящие в схему фиг.1 блоки, используемые по стандартному назначению: антенна, смеситель, генератор опорного сигнала, фазовращатель, усилитель промежуточной частоты, система автоматической регулировки усиления, фазовый детектор, - описаны там же [А.И.Леонов, К.И.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация - М.: Радио и связь, 1984, стр. 14-65].A device is known for generating angular error in a monopulse radar with a phase sum-difference direction finding method [A.I. Leonov, K.I. Fomichev. Monopulse radar. - M .: Radio and communications, 1984, p. 71], a block diagram of which is shown in figure 1. An angular error or error signal is a value functionally related to the angle between the axis of the antenna and the direction of the radiation source received by the antenna. The blocks included in the circuit of Fig. 1 used for standard purposes: antenna, mixer, reference signal generator, phase shifter, intermediate frequency amplifier, automatic gain control system, phase detector, are described there [A.I. Leonov, K.I. Fomichev. Monopulse radar - M: Radio and communications, 1984, p. 14-65].
В результате работы устройства фиг.1 на его выходе формируется угловая ошибка α [см. там же, стр.72, выражение /4.17/]:As a result of the operation of the device of Fig. 1, an angular error α [see ibid., p. 72, expression /4.17/]:
где α - угловая ошибка;where α is the angular error;
и - комплексные сигналы суммарного и разностного каналов; and - complex signals of the total and differential channels;
- комплексно сопряженные величины сигналов суммарного и разностного каналов; - complex conjugate values of the signals of the total and differential channels;
Re(... ) - действительная составляющая величины, заключенной в скобки.Re (...) is the real component of the value enclosed in brackets.
Известно также устройство формирования угловой ошибки в когерентных РЛС с цифровой обработкой сигналов, блок-схема которого приведена на фиг.2 [А.И.Канащенков, В.И.Меркулов. Защита радиолокационных систем от помех. - М.: Радиотехника, 2003, стр.38].Also known is a device for generating an angular error in coherent radars with digital signal processing, a block diagram of which is shown in FIG. 2 [A.I. Kanaschenkov, V.I. Merkulov. Protection of radar systems from interference. - M .: Radio engineering, 2003, p. 38].
Это устройство в суммарном и разностном каналах имеет по два приемных тракта, называемых квадратурными. Угловая ошибка α сигнала цели вычисляется в блоке оценки угловой ошибки после быстрого преобразования Фурье (БПФ), производимого раздельно с данными суммарного и разностного каналов. На входы блоков БПФ подаются массивы значений действительной и мнимой составляющих суммарного сигнала ( ) и массивы значений действительной и мнимой составляющие разностного сигнала ( ). Каждая из этих составляющих формируется своим приемным трактом.This device in the total and difference channels has two receiving paths, called quadrature. The angular error α of the target signal is calculated in the block for estimating the angular error after the fast Fourier transform (FFT), performed separately with the data of the total and difference channels. Arrays of values of the real and imaginary components of the total signal ( ) and arrays of values of the real and imaginary components of the difference signal ( ) Each of these components is formed by its receiving path.
Угловая ошибка α сигнала цели вычисляется после БПФ для той частоты ωi (i-го значения массива сигналов на выходе БПФ, называемых выходами или отсчетами БПФ), на которой имеется сигнал в суммарном канале. Выполняя преобразования соотношения (1), получимThe angular error α of the target signal is calculated after the FFT for the frequency ω i (the ith value of the array of signals at the output of the FFT, called the outputs or samples of the FFT), on which there is a signal in the total channel. Performing the transformations of relation (1), we obtain
Обозначая значения сигнала на выходе БПФ для суммарного и разностного каналов соответственно через СΣ , СΔ , перепишем выражение для угловой ошибки α :Denoting the signal values at the FFT output for the total and difference channels, respectively, through C Σ , C Δ , we rewrite the expression for the angular error α:
гдеWhere
ReCΣ , ImС∑ - действительная и мнимая составляющие выходного сигнала БПФ суммарного канала;ReC Σ , ImС ∑ - real and imaginary components of the output signal of the FFT of the total channel;
RеСΔ , ImСΔ - действительная и мнимая составляющие выходного сигнала БПФ разностного канала.ReС Δ , ImС Δ - real and imaginary components of the output signal of the FFT of the difference channel.
Соотношение (2) используется в схеме фиг.2 для оценки угловой ошибки. Угловая ошибка вычисляется по составляющим i-го значения выходного массива сигналов БПФ, соответствующего частоте ω i., на которой обнаружена (наблюдается) цель.Relation (2) is used in the diagram of FIG. 2 to estimate the angular error. The angular error is calculated from the components of the ith value of the output FFT signal array corresponding to the frequency ω i. on which the target is detected (observed).
При наличии источника шумового сигнала угловая ошибка α ш рассчитывается по соотношению (2a):In the presence of a noise signal source, the angular error α w is calculated by the relation (2 a ):
где - действительная и мнимая составляющие шумового сигнала в суммарном и разностном каналах после БПФ на частоте ω i. В качестве частоты ω i обычно выбирается частота, на которой помеха в суммарном канале имеет максимальное значение. С целью уменьшения влияния флюктуаций для оценки угловой ошибки источника шума используется соотношение (3):Where - the real and imaginary components of the noise signal in the total and difference channels after the FFT at a frequency ω i. As the frequency ω i, the frequency at which the interference in the total channel has a maximum value is usually selected. In order to reduce the influence of fluctuations, the relation (3) is used to estimate the angular error of the noise source:
где i=k+1, k+2,... , k+n0 - группа из n0 частот, отбираемых из занимаемой помехой полосы частот. Задавая n0≥ 60 получают оценку угловой ошибки с приемлемым доверительным интервалом.where i = k + 1, k + 2, ..., k + n 0 is the group of n 0 frequencies taken from the occupied frequency band. By asking n 0 ≥ 60, an angular error estimate is obtained with an acceptable confidence interval.
В практически используемых устройствах формирования угловой ошибки при использовании соотношений (2), (3) учитывается фазовая неидентичность характеристик каналов. Если фазовый сдвиг разностного канала относительно суммарного канала равен θ , то значения составляющих спектра разностного канала корректируются пересчетом следующим образом:In practically used devices for generating the angular error when using relations (2), (3), the phase non-identity of the channel characteristics is taken into account. If the phase shift of the difference channel relative to the total channel is θ, then the values of the components of the spectrum of the difference channel are adjusted by recalculation as follows:
где - составляющие спектра разностного канала, полученные на выходе блока БПФ разностного канала при фазовом рассогласовании разностного и суммарного каналов, равном θ .Where - the components of the spectrum of the difference channel obtained at the output of the FFT block of the difference channel during phase mismatch of the difference and total channels equal to θ.
Устройство формирования угловой ошибки согласно схеме фиг.2 с вычислением угловой ошибки по соотношению (3) является прототипом предлагаемого изобретения.The device for generating an angular error according to the scheme of figure 2 with the calculation of the angular error in relation (3) is a prototype of the invention.
Недостатком построения устройства формирования угловой ошибки по схеме фиг.2 является необходимость наличия двух приемных трактов (включая ВЧ-приемник, фазовый детектор, фильтр нижних частот, АЦП, сумматор) и в суммарном, и в разностном канале, что вызывает ухудшение массогабаритных характеристик. Это может оказаться неприемлемым в случае жестких ограничений по массе и габаритам, что имеет место в бортовых авиационных системах.The disadvantage of constructing a device for generating an angular error according to the scheme of Fig. 2 is the need for two receiving paths (including an RF receiver, a phase detector, a low-pass filter, an ADC, an adder) in both the total and difference channels, which causes a deterioration in the overall dimensions. This may be unacceptable in the case of severe restrictions on weight and dimensions, which is the case in airborne aircraft systems.
Задача изобретения - снижение массы и габаритов устройства формирования угловой ошибки сигнала помехи.The objective of the invention is to reduce the mass and dimensions of the device for generating the angular error of the interference signal.
Поставленная задача решается в предлагаемом изобретении, блок-схема которого приведена на фиг.3, за счет использования только одного приемного тракта в суммарном и разностном каналах, одного блока БПФ для одновременного преобразования сигналов суммарного и разностного каналов, каждый из которых представлен только действительной частью, и введения блока оценки угловой ошибки, в котором эта ошибка находится по соотношению, учитывающему наличие только действительных составляющих сигналов на входах БПФ.The problem is solved in the present invention, the block diagram of which is shown in figure 3, through the use of only one receiving path in the total and difference channels, one FFT block for the simultaneous conversion of the signals of the total and difference channels, each of which is represented only by the real part, and introducing a block for estimating the angular error, in which this error is found in a ratio that takes into account the presence of only valid signal components at the inputs of the FFT.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства формирования сигнала ошибки в моноимпульсной РЛС.Figure 1 presents a block diagram of a device for generating an error signal in a monopulse radar.
На фиг.2 представлена блок-схема устройства формирования угловой ошибки в моноимпульсной РЛС с цифровой обработкой информации (прототип).Figure 2 presents a block diagram of a device for generating an angular error in a monopulse radar with digital processing of information (prototype).
На фиг.3 представлена блок-схема предлагаемого изобретения.Figure 3 presents a block diagram of the invention.
На фиг.4 представлена блок-схема алгоритма блока восстановления составляющих.Figure 4 presents a block diagram of the algorithm of the block recovery components.
На фиг.5 представлена блок-схема алгоритма блока оценки угловой ошибки.Figure 5 presents the block diagram of the algorithm for estimating the angular error.
Устройство формирования угловой ошибки при приеме шумового сигнала содержит моноимпульсную антенну 1, генератор опорного сигнала 2, высокочастотный (ВЧ) приемник суммарного канала 3, фазовый детектор суммарного канала 4, фильтр нижних частот суммарного канала 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) суммарного канала 6, сумматор суммарного канала 7, ВЧ-приемник разностного канала 8, фазовый детектор разностного канала 9, фильтр нижних частот разностного канала 10, АЦП разностного канала 11, сумматор разностного канала 12, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 13, блок восстановления составляющих сигналов суммарного и разностного каналов 14, двухполюсный переключатель 15, генератор тестового сигнала 16, блок оценки фазового рассогласования 17, блок запоминания фазового рассогласования 18, блок управления 19, первый переключатель 20, второй переключатель 21, блок оценки угловой ошибки 22, выход которого является выходом устройства.The device for generating an angular error when receiving a noise signal contains a
Входящие в предлагаемое изобретение стандартные элементы бл. 1-12 используются в соответствии со своим назначением [А.И.Канащенков, В.И.Меркулов. Защита радиолокационных систем от помех. - М.: Радиотехника, 2003, стр.37, 39].Included in the invention are the standard elements of bl. 1-12 are used in accordance with their purpose [A.I. Kanaschenkov, V.I. Merkulov. Protection of radar systems from interference. - M .: Radio engineering, 2003, p. 37, 39].
Бл.13 выполняет преобразование БПФ [Введение в цифровую фильтрацию. Под ред. Р.Богнера и А.Костантинидиса. - М.: МИР, 1976, стр.116-121]. Блок БПФ имеет два входа. На один из них (вход действительных составляющих) должен подаваться массив действительных составляющих выборки сигнала, а на второй (вход мнимых составляющих) - массив мнимых составляющих той же выборки. В предлагаемом устройстве на каждый из двух входов блока БПФ подается по массиву из М-величин каждый, один из которых является действительными составляющими выборки сигналов суммарного канала, а второй - действительными составляющими выборки сигналов разностного канала. Если при выполнении БПФ с подачей на входы блока БПФ действительной и мнимой составляющих одного и того же сигнала получаемые на выходе блока БПФ отсчеты представляют спектр этого сигнала, то при подаче на входы блока БПФ двух действительных составляющих двух разных сигналов на выходе получаются отсчеты, являющиеся комбинацией составляющих спектра сигналов, поданных на вход своими действительными частями. В соответствии с [Введение в цифровую фильтрацию. Под ред. Р.Богнера и А.Костантинидиса. - М.: МИР, 1976., стр.128-131] получаемые в данном случае на выходе блока БПФ действительные и мнимые составляющие отсчетов БПФ (действительные и мнимые составляющие спектра) позволяют найти действительные и мнимые составляющие спектра каждого из входных сигналов, которые подавались на вход блока БПФ своими действительными частями.Bl.13 performs FFT conversion [Introduction to Digital Filtering. Ed. R. Bogner and A. Kostantinidis. - M .: MIR, 1976, pp. 116-121]. The FFT block has two inputs. An array of real components of the signal sample should be supplied to one of them (input of real components), and an array of imaginary components of the same sample to the second (input of imaginary components). In the proposed device, each of the two inputs of the FFT block is supplied with an array of M-values each, one of which is the real component of the sample signal of the total channel, and the second is the real component of the sample signal of the differential channel. If, when performing an FFT with the real and imaginary components of the same signal supplied to the inputs of the FFT block, the samples obtained at the output of the FFT block represent the spectrum of this signal, then when two valid components of two different signals are output to the inputs of the FFT block, the samples are a combination components of the spectrum of signals fed to the input by its real parts. According to [Introduction to Digital Filtering. Ed. R. Bogner and A. Kostantinidis. - M .: MIR, 1976., pp.128-131] the real and imaginary components of the FFT readings (real and imaginary components of the spectrum) obtained in this case at the output of the FFT block allow you to find the real and imaginary components of the spectrum of each of the input signals that were supplied to the input of the FFT block with its real parts.
Восстановление составляющих спектра суммарного и разностного каналов выполняет бл.14. Обозначая Х(n) выходные значения преобразования БПФ, в соответствии с [там же, стр.131, соотношение (7.23)] действительная и мнимая составляющие спектра суммарного и разностного каналов находятся по соотношениям:The restoration of the spectrum components of the sum and difference channels is performed by
где n=0, 1, 2,... , М/2where n = 0, 1, 2, ..., M / 2
Алгоритм реализации бл.14 приведен на фиг.4. После операции восстановления получаем массивы ReCΣ , ImCΣ , РеСΔ , ImСΔ . по М/2 величин каждый. Полученные в бл.14 составляющие спектра через двухполюсный переключатель поступают в бл.17 или в бл.22.The implementation algorithm of bl.14 is shown in Fig.4. After the recovery operation, we obtain the arrays ReC Σ , ImC Σ , ReC Δ , ImС Δ . by M / 2 values each. The spectrum components obtained in bl.14 through a bipolar switch are received in bl.17 or bl.22.
Предлагаемое устройство формирования угловой ошибки при приеме шумового сигнала потребовало решения проблем, связанных с отказом от вторых приемных трактов. Известно, что при подаче на вход БПФ только действительной составляющей преобразуемой величины выходной спектр обладает свойством комплексно-сопряженной симметрии [Введение в цифровую фильтрацию. Под ред. Р.Богнера и А.Костантинидиса. - М.: МИР, 1976, стр.128]:The proposed device for generating an angular error when receiving a noise signal required solving problems associated with the rejection of the second receiving paths. It is known that when applying the FFT input only the real component of the converted quantity, the output spectrum has the property of complex conjugate symmetry [Introduction to digital filtering. Ed. R. Bogner and A. Kostantinidis. - M .: MIR, 1976, p. 128]:
где Xi - комплексный сигнал i-го выхода БПФ;where X i is the complex signal of the i-th FFT output;
- комплексно-сопряженная величина (M-i)-му выходу БПФ; - the complex conjugate value of the (Mi) -th FFT output;
М - число точек БПФ;M is the number of FFT points;
i=0, 1, 2,... , M-1.i = 0, 1, 2, ..., M-1.
При этом выходные сигналы БПФ приобретают следующее свойство:In this case, the FFT output signals acquire the following property:
где ReXi, ImХi - действительная и мнимая составляющие i-го выхода блока БПФ (получаемые на выходе БПФ составляющие сигнала частоты ω i);where ReX i , ImX i are the real and imaginary components of the i-th output of the FFT block (the components of the frequency signal ω i obtained at the output of the FFT);
- принятые сигналы, соответствующие частотам ω i и ω M-i. - received signals corresponding to the frequencies ω i and ω Mi.
Указанное свойство не затрудняет формирование угловой ошибки по одной цели, поскольку, зная доплеровский диапазон частот цели, можно выбрать параметры БПФ так, чтобы сигналы всех реальных целей лежали в диапазоне ω0≤ωi<ωM/2, и тогда (при этом приходится работать с М/2 выходами БПФ). В этом случае в соответствии с соотношениями (4) составляющие ReXi, ImXi будут являться составляющими сигнала цели, что позволит по соотношению (2) найти угловую ошибку сигнала цели.This property does not complicate the formation of an angular error for one target, because, knowing the Doppler frequency range of the target, it is possible to select the FFT parameters so that the signals of all real targets lie in the range ω 0 ≤ω i <ω M / 2 , and then (you have to work with the M / 2 FFT outputs). In this case, in accordance with relations (4), the components ReX i , ImX i will be components of the target signal, which will allow us to find the angular error of the target signal from relation (2).
При пеленгации источника шума, полоса частот которого перекрывает всю полосу частот приема, сигнал шумовой помехи присутствует на всех частотах, поэтому в соответствии с соотношением (4) действительная и мнимая составляющие каждого выходного сигнала БПФ являются суммой составляющих двух входящих сигналов. Вследствие этого вычисление сигнала угловой ошибки источника шума по соотношениям (2a) и (3) приведет к неверному результату.In the direction finding of a noise source whose frequency band covers the entire reception frequency band, the noise interference signal is present at all frequencies, therefore, in accordance with relation (4), the real and imaginary components of each FFT output signal are the sum of the components of two input signals. As a result of this, the calculation of the signal of the angular error of the noise source from relations (2 a ) and (3) will lead to an incorrect result.
Соотношение для вычисления угловой ошибки в предлагаемом изобретении получено следующим образом.The ratio for calculating the angular error in the present invention is obtained as follows.
Пусть на вход моноимпульсной антенны приходит непрерывная шумовая помеха со средним значением m=0 и среднеквадратичным отклонением σ =σ вх. Полоса частот, перекрываемая шумовой помехой, больше Fп (Fп - частота повторения РЛС).Let a continuous noise interference with an average value m = 0 and a standard deviation σ = σ in be received at the input of a single-pulse antenna. The frequency band covered by noise interference is greater than Fп (Fп - radar repetition frequency).
Для случая приемного тракта с одной квадратурой сигнал помехи на входе АЦП суммарного канала может быть представлен выражением (5)For the case of a receiving path with one quadrature, the interference signal at the ADC input of the total channel can be represented by the expression (5)
где М - число точек массива входных данных (число точек БПФ).where M is the number of points in the input data array (the number of FFT points).
Соответственно на входе АЦП разностного канала помеху можно представить выражением (6),Accordingly, at the input of the ADC of the difference channel, the interference can be represented by the expression (6),
где Vi - случайная величина, распределенная по Релею;where V i is a random variable distributed according to Rayleigh;
φ i - случайная фаза, равномерно распределенная на интервале 0-2π ;φ i is a random phase uniformly distributed over the interval 0-2π;
α - угловая ошибка (величина, функционально связанная с углом между осью антенны и направлением на источник помехи);α is the angular error (a value functionally related to the angle between the axis of the antenna and the direction to the source of interference);
θ - фазовый сдвиг, возникающий при прохождении сигнала по суммарному и разностному каналам из-за аппаратурной неидентичности каналов (фазовое рассогласование каналов);θ is the phase shift that occurs when the signal passes through the total and difference channels due to the hardware non-identity of the channels (phase mismatch of the channels);
k, i - целые числаk, i are integers
Сигналы из суммарного и разностного каналов поступают на когерентную обработку. В каждом канале реализовано 0,5 М фильтров, которые перекрывают полосу 0-0,5 Fп.Signals from the sum and difference channels are sent to coherent processing. In each channel, 0.5 M filters are implemented that overlap the 0-0.5 Fp band.
Рассмотрим, как сигнал Х с частотой ωi и сигнал Y с частотой ωM-i попадают в фильтр, настроенный на частоту ωi.Consider how a signal X with a frequency ω i and a signal Y with a frequency ω Mi fall into a filter tuned to a frequency ω i .
Согласно (5) можно записать:According to (5), we can write:
Введем обозначения:We introduce the following notation:
Тогда:Then:
иand
Учитывая (7), (8) и (9) и равенство ej·2·π·k=1 (k - целое число), можно записать: ω м-i=-ω i, и уравнение (10) можно записать в виде:Given (7), (8) and (9) and the equality e j · 2 · π · k = 1 (k is an integer), we can write: ω м-i = -ω i , and equation (10) can be written as:
Введем следующие обозначения:We introduce the following notation:
Тогда получим:Then we get:
Из равенств (10) и (11) видно, что в полосе пропускания фильтра, настроенного на частоту ω i, действуют два исходных сигнала с частотами ω i и ω M-i.From equalities (10) and (11) it can be seen that in the passband of the filter tuned to the frequency ω i , there are two source signals with frequencies ω i and ω Mi.
После преобразования Фурье сигнал на выходе i-того фильтра суммарного канала (сигнал i-той частоты) записывается в виде:After the Fourier transform, the signal at the output of the i-th filter of the total channel (signal of the i-th frequency) is written in the form:
В разностном канале на выходе i-того фильтра после преобразования Фурье аналогично получим:In the difference channel at the output of the i-th filter after the Fourier transform, we similarly get:
учитывая, чтоconsidering that
получим действительные и мнимые части сигналов на выходе i-того фильтра суммарного и разностного каналов:we get the real and imaginary parts of the signals at the output of the i-th filter of the total and difference channels:
Величины Ai· cosφi, Вi· соsφM-i, Ai· sinφi, Bi· sinφM-i - независимые случайные числа, распределенные по нормальному закону с m=0 и σ =σ вых.The quantities A i · cosφ i , B i · cosφ Mi , A i · sinφ i , B i · sinφ Mi are independent random numbers distributed according to the normal law with m = 0 and σ = σout .
Для того, чтобы определить α , вычислим величину G - среднее значение сумм произведений действительных и мнимых частей сигналов суммарного и разностного каналов:In order to determine α, we calculate the value of G - the average value of the sums of the products of the real and imaginary parts of the signals of the total and difference channels:
где а выражение в круглых скобках соответствует числителю соотношения (2).Where and the expression in parentheses corresponds to the numerator of relation (2).
Также найдем среднее значение квадрата модуля сигнала суммарного канала:We also find the average value of the square of the signal modulus of the total channel:
Учитывая, что величиныGiven that the quantities
как сумма произведений независимых случайных величин, а средние значения произведенийas the sum of the products of independent random variables, and the average values of the products
равны дисперсии этих величин и равны между собой, окончательно получим:equal to the variance of these quantities and equal to each other, we finally get:
ОткудаWhere from
где Where
В предлагаемом устройстве соотношение (24) реализуется блоком 22 в соответствии с алгоритмом, блок-схема которого дана на фиг.5.In the proposed device, the ratio (24) is implemented by
Входящая в соотношение (24) величина фазового рассогласования суммарного и разностного каналов θ является постоянной на временном интервале оценки угловой ошибки и определяется предварительно по команде, формируемой блоком управления. Фазовое рассогласование находится при подаче на суммарный и разностный каналы одного и того же тестового сигнала. Шумовой сигнал при этом должен отсутствовать.The phase mismatch of the total and difference channels θ included in relation (24) is constant over the time interval for estimating the angular error and is determined previously by the command generated by the control unit. Phase mismatch is when applying to the total and difference channels of the same test signal. There should be no noise signal.
Для нахождения величины фазового рассогласования θ в соответствии с блок-схемой фиг.3 по управляющему сигналу, вырабатываемому блоком управления (бл.19), первый и второй переключатели ВЧ-сигналов (бл.20 и бл.21 соответственно) пропускают тестовый сигнал с генератора тестового сигнала (бл.16) на входы ВЧ-приемников суммарного и разностного каналов (соответственно блоки 3 и 8), а двухполюсный переключатель (бл.15) подает составляющие спектра сигналов на блок оценки фазового рассогласования (бл.17). В результате при наличии управляющего сигнала обеспечивается работа предлагаемого устройства в режиме измерения θ .To find the phase mismatch θ in accordance with the block diagram of Fig. 3 by the control signal generated by the control unit (bl.19), the first and second RF signal switches (bl.20 and bl.21, respectively) pass the test signal from the generator the test signal (bl.16) to the inputs of the RF receivers of the total and difference channels (
Блок управления, с помощью которого включается режим измерения фазового рассогласования, представляет собой устройство, которое при поступлении на его вход сигнала внешнего управления вырабатывает на выходе управляющий сигнал. Управляющий сигнал представляет собой электрический сигнал с заданными параметрами, например, постоянное напряжение N вольт, возникающее при замыкании имеющейся в бл.19 электрической цепи. Сигнал внешнего управления представляет внешнее воздействие, необходимое для замыкания цепи формирования выходного управляющего сигнала. Сигналом внешнего воздействия может быть включение напряжения, подаваемого на электронное реле, замыкающее указанную выше электрическую цепь в бл.19, или нажатие оператором тумблера, замыкающего эту цепь.The control unit, by means of which the phase mismatch measurement mode is activated, is a device that, when an external control signal is received at its input, generates a control signal at the output. The control signal is an electric signal with predetermined parameters, for example, a constant voltage N volt, which occurs when a circuit existing in
Переключатель представляет собой устройство, имеющее два сигнальных входа и управляющий вход, которое при подаче на управляющий вход управляющего сигнала пропускает на выход первый входной сигнал. При отсутствии на управляющем входе управляющего сигнала на выход подается второй входной сигнал. Возможные реализации переключателя ВЧ-сигналов приведены в [Конструирование и расчет полосковых устройств. Под ред. И.С.Ковалева. М.: Сов. радио, 1974, с.223-239].The switch is a device having two signal inputs and a control input, which, when applied to the control input of the control signal, passes the first input signal to the output. If there is no control signal at the control input, the second input signal is output. Possible implementations of the RF switch are given in [Design and calculation of strip devices. Ed. I.S. Kovaleva. M .: Sov. Radio, 1974, p.223-239].
Генератор тестового сигнала представляет собой генератор монохроматического сигнала постоянной частоты в диапазоне приема РЛС [И.С.Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь. 1986, стр.270-304], подающий один и тот же тестовый сигнал на оба приемных канала.The test signal generator is a constant frequency monochromatic signal generator in the radar reception range [I. Gonorovsky. Radio circuits and signals. - M .: Radio and communication. 1986, pp. 270-304], supplying the same test signal to both receiving channels.
Для нахождения θ в предлагаемом устройстве производится обработка тестового сигнала суммарным и разностным каналами, выполняется БПФ над действительными составляющими сигналов суммарного и разностного каналов, восстанавливаются составляющие спектров сигналов суммарного и разностного каналов, которые через двухполюсный переключатель (бл.15) подаются на блок оценки фазового рассогласования (бл.17).To find θ in the proposed device, the test signal is processed by the sum and difference channels, FFT is performed on the real components of the signals of the sum and difference channels, the components of the spectra of the signals of the sum and difference channels are restored, which are fed to the phase mismatch estimation unit via a two-pole switch (bl.15) (bl.17).
Двухполюсный переключатель представляет собой устройство, имеющее сигнальный и управляющий входы и два выхода, которое по управляющей команде переключает входной сигнал с одного выхода на другой [А.Флорес. Организация вычислительных машин. Пер. с английского. – М., 1972, с.20-26].A bipolar switch is a device that has a signal and control inputs and two outputs, which, by a control command, switches the input signal from one output to another [A. Flores. Organization of computers. Per. from English. - M., 1972, p.20-26].
В бл.17 фазовое рассогласование (находится по соотношению In bl.17 phase mismatch (found by the ratio
где i - номер частоты, соответствующий тестовому сигналу.where i is the frequency number corresponding to the test signal.
Приведенное соотношение, реализуемое бл.17, учитывает фазы суммарного и разностного каналов, а также сдвиг на π /2, вносимый волноводным мостом при формировании разностного сигнала. Бл.17 может реализоваться в виде соответствующего приведенному соотношению алгоритма в вычислительной машине или в виде спецвычислителя, выполняющего расчет θ в соответствии с этим соотношением.The above relation, implemented by Section 17, takes into account the phases of the total and difference channels, as well as the shift by π / 2 introduced by the waveguide bridge during the formation of the difference signal. Block 17 can be implemented in the form of an algorithm corresponding to the given relation in a computer or in the form of a special calculator that performs the calculation of θ in accordance with this relation.
Полученное значение θ хранится в блоке запоминания фазового рассогласования (бл.18), представляющим собой ячейку памяти, схемное выполнение которой известно из литературы [А.Флорес. Организация вычислительных машин. Пер. с английского. - М., 1972, с.20-26].The obtained θ value is stored in the phase mismatch memory block (Bl.18), which is a memory cell whose circuit design is known from the literature [A. Flores. Organization of computers. Per. from English. - M., 1972, p.20-26].
Предлагаемое устройство фиг.3 работает следующим образом.The proposed device of figure 3 works as follows.
Шумовой сигнал, направление на который определяет угловую ошибку, принимается моноимпульсной антенной (бл.1). Бл.1 формирует на выходе две составляющие сигнала: суммарную ∑ и разностную Δ , которые через переключатели (суммарная составляющая через первый переключатель, разностная составляющая через второй переключатель), управляющий сигнал на которых в этот момент равен "0", подаются каждая на свой ВЧ-приемник (бл.3 и бл.8), где производится усиление сигнала. Сигнал с выхода каждого ВЧ-приемника (суммарного и разностного каналов) подается на вход своего фазового детектора ФД (бл.4, бл.9). На второй вход каждого ФД подается сигнал генератора опорного сигнала (бл.2). В результате работы ФД на его выходе формируется сигнал, имеющий составляющие с частотами, равными сумме и разности частот, подаваемых на вход. Для выделения разностной частоты выходной сигнал фазового детектора каждого канала подается на свой фильтр нижних частот (бл.5 в суммарном канале, бл.10 в разностном канале), который пропускает на свой выход только сигнал разностной частоты, являющийся доплеровской частотой. С выхода фильтра нижних частот сигнал доплеровской частоты подается на АЦП (бл.6 и бл.11), где преобразуется в цифровой вид. После каждого АЦП включен свой сумматор (бл.7 и бл.12), на котором преобразованные в цифровой вид значения сигнала суммируются на интервале, равном длительности импульса, обеспечивая тем самым согласованную фильтрацию импульсного сигнала. Сигналы с выхода сумматора суммарного канала с периодом следования зондирующих импульсов поступают на один из входов блока БПФ (бл.13), а сигналы с выхода сумматора разностного канала поступают на второй вход блока БПФ. Бл.13 таким образом обрабатывает две последовательности: действительную составляющую сигналов суммарного канала и действительную составляющую сигналов разностного канала. Выходные сигналы бл.13, являющиеся комбинацией спектров сигналов суммарного и разностного каналов, поступают на вход блока восстановления составляющих сигналов суммарного и разностного каналов (бл.14). В бл.14 в соответствии с алгоритмом фиг.4 вычисляются действительные и мнимые составляющие спектра суммарного и разностного каналов RеСΣ , ImСΣ , RеСΔ , ImСΔ .A noise signal, the direction to which determines the angular error, is received by a monopulse antenna (Bl.1).
Указанные составляющие в виде массива через двухполюсный переключатель (бл.15), на управляющем входе которого сигнал равен “0”, подаются на вход блока оценки угловой ошибки (бл.22), в котором угловая ошибка вычисляется в соответствии с алгоритмом фиг.5. На другой вход бл.22 поступает значение фазового рассогласования θ из бл.18., где это значение хранится после его определения в соответствии с изложенным ниже режимом работы устройства при нахождении фазового рассогласования (определение фазового рассогласования предшествует измерению угловой ошибки).The indicated components in the form of an array through a two-pole switch (bl.15), at the control input of which the signal is “0”, are fed to the input of the angular error estimation block (bl.22), in which the angular error is calculated in accordance with the algorithm of Fig. 5. To the other input of bl.22, the phase mismatch θ from bl.18 is received, where this value is stored after its determination in accordance with the device operation mode described below when the phase mismatch is found (the determination of the phase mismatch precedes the measurement of the angular error).
Работа устройства в режиме нахождения фазового рассогласования θ происходит следующим образом. При поступлении на вход блока управления (бл.19) сигнала внешнего управления на выходе этого блока вырабатывается управляющий сигнал.The operation of the device in the mode of finding the phase mismatch θ is as follows. Upon receipt of an external control signal at the input of the control unit (bl.19), a control signal is generated at the output of this unit.
Управляющий сигнал поступает на:The control signal is supplied to:
- управляющие входы первого и второго переключателей, которые при наличии управляющего сигнала пропускают на выход сигнал тестового генератора;- control inputs of the first and second switches, which, in the presence of a control signal, pass the output of the test generator to the output;
- управляющий вход двухполюсного переключателя, который при наличии управляющего сигнала подает на вход бл.17 восстановленные в бл.14 составляющие сигналов суммарного и разностного каналов.- the control input of the bipolar switch, which, in the presence of a control signal, supplies to the input of bl.17 the components of the signals of the total and difference channels restored to bl.14.
Сигнал заданной постоянной частоты с генератора тестового сигнала через первый и второй переключатели поступает на входы ВЧ-приемников суммарного и разностного каналов. Обработка этого сигнала производится блоками 2-14, как это описано выше. С выхода бл.14 значения составляющих спектра тестового сигнала в суммарном и разностном канале поступают через двухполюсный переключатель (бл.15) в блок оценки фазового рассогласования (бл.17), где вычисляется значение θ . Найденное значение (поступает для хранения в блок запоминания фазового рассогласования (бл.18). Запомненное в бл.18 значение (используется в бл.22 при измерении угловой ошибки.The signal of a given constant frequency from the test signal generator through the first and second switches is fed to the inputs of the RF receivers of the total and difference channels. Processing of this signal is performed by blocks 2-14, as described above. From the output of
Вычисленное в бл.22 значение угловой ошибки подается на выход устройства.The value of the angular error calculated in
Образец предлагаемого устройства формирования угловой ошибки при приеме шумового сигнала успешно прошел испытания и готов к промышленному использованию.A sample of the proposed device for generating an angular error when receiving a noise signal has successfully passed the test and is ready for industrial use.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104398/09A RU2255349C1 (en) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | Device for formation of angular error at reception of noise signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104398/09A RU2255349C1 (en) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | Device for formation of angular error at reception of noise signal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2255349C1 true RU2255349C1 (en) | 2005-06-27 |
RU2004104398A RU2004104398A (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35836762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004104398/09A RU2255349C1 (en) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | Device for formation of angular error at reception of noise signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2255349C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725418C1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Monopulse radar system with high accuracy of determining target bearing angle |
-
2004
- 2004-02-17 RU RU2004104398/09A patent/RU2255349C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАНАЩЕНКОВ А.И, МЕРКУЛОВ В.И. Защита радиолокационных систем от помех. - М.: Радиотехника, 2003, стр.38. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725418C1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Monopulse radar system with high accuracy of determining target bearing angle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004104398A (en) | 2005-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2407025C2 (en) | Weakening of phase multipath propagation | |
US6911937B1 (en) | Digital polarimetric system | |
CA2279160C (en) | Simultaneous intrapulse analysis, direction finding and lpi signal detection | |
EP2226639B1 (en) | Spectral analysis and FMCW automotive radar utilizing the same | |
US4728958A (en) | Coherent electromagnetic energy emitter locator | |
US9065686B2 (en) | Spur detection, cancellation and tracking in a wireless signal receiver | |
CN103518144B (en) | The removing of interference wave signal device, GNSS receiver, mobile terminal, interference wave signal removing method | |
US20070296625A1 (en) | Wideband interference cancellation using dsp algorithms | |
US7920093B2 (en) | Methods for improving computational efficiency in a global positioning satellite receiver | |
Ipanov et al. | Radar signals with ZACZ based on pairs of D-code sequences and their compression algorithm | |
RU2338219C1 (en) | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation | |
US4331958A (en) | Processing device for angular deviation measurement signals of a monopulse radar | |
Zheng et al. | Radar detection and motion parameters estimation of maneuvering target based on the extended keystone transform (July 2018) | |
US4104631A (en) | Method and system for clutter blanking in a radar target processor | |
US4249179A (en) | Circuit arrangement for displacing the clutter spectrum in a radar receiver | |
US7738598B1 (en) | Detection and time-of-arrival estimation using an IFM receiver | |
RU2255349C1 (en) | Device for formation of angular error at reception of noise signal | |
US5568394A (en) | Interferometry with multipath nulling | |
Tsyporenko et al. | Development of direct method of direction finding with two-dimensional correlative processing of spatial signal | |
Mahlooji et al. | Very high resolution digital instantaneous frequency measurement receiver | |
RU2409822C1 (en) | Signal processing method and device for its implementation | |
JPS6349193B2 (en) | ||
JP3727765B2 (en) | Receiver | |
US3795912A (en) | Spectrum analysis radar system | |
RU2498343C1 (en) | Signal processing apparatus |