RU2319170C1 - Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets - Google Patents
Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319170C1 RU2319170C1 RU2006114412/09A RU2006114412A RU2319170C1 RU 2319170 C1 RU2319170 C1 RU 2319170C1 RU 2006114412/09 A RU2006114412/09 A RU 2006114412/09A RU 2006114412 A RU2006114412 A RU 2006114412A RU 2319170 C1 RU2319170 C1 RU 2319170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- bit
- pass filter
- filter
- channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоприемной технике обработки квазинепрерывных импульсно-доплеровских сигналов и может быть использовано в радиолокационных системах, использующих зондирующие сигналы с гребенчатым спектром.The invention relates to a radio reception technique for processing quasi-continuous pulsed-Doppler signals and can be used in radar systems using sounding signals with a comb spectrum.
Известно многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство, содержащее последовательно включенные компенсатор спектральных линий помехи и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС), а также многоканальный синтезатор перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот и генератор весовой функции. Компенсатор спектральных линий помехи содержит в прямом канале последовательно включенные алгебраический сумматор, широкополосный фильтр, модулятор и первый усилитель, а в компенсирующем канале - последовательно включенные гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр, второй усилитель и фазовращатель, при этом каждый канал многоканального гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра содержит последовательно включенные первый аналоговый перемножитель, узкополосный фильтр и второй аналоговый перемножитель, причем первые входы первых аналоговых перемножителей всех каналов объединены и соединены с первым входом алгебраического сумматора, который является входом устройства и соединен с выходом источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, выходы вторых аналоговых перемножителей всех каналов гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра объединены и соединены с входом второго усилителя, а выход фазовращателя - со вторым входом алгебраического сумматора, вторые входы первого и второго аналоговых перемножителей каждого канала объединены и соединены с соответствующим выходом многоканального синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки частот; выход генератора весовой функции соединен со вторым входом модулятора; многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС содержит в каждом канале последовательно включенные каскад стробирования по дальности и набор полосовых фильтров с примыкающими полосами в интервале доплеровских частот [1].A multi-channel correlation-filter receiving device is known that contains a sequentially included compensator of spectral interference lines and a multi-channel correlation-filter processing device for received signals of a pulse-Doppler radar station, as well as a multi-channel synthesizer of a tunable equidistant heterodyne frequency grid and a weight function generator. The spectral interference line compensator contains a direct-connected algebraic adder, a broadband filter, a modulator and a first amplifier in the forward channel, and a heterodyne-tunable narrow-band comb filter, a second amplifier and a phase shifter, and each channel of a multi-channel heterodyne-tunable narrow-band combiner is sequentially connected in a direct channel the filter contains a series-connected first analog multiplier, a narrow-band filter and a second analog ne a multiplier, the first inputs of the first analog multipliers of all channels being combined and connected to the first input of the algebraic adder, which is the input of the device and connected to the output of the signal source of the pulse-Doppler radar, the outputs of the second analog multipliers of all channels of the heterodyne tunable narrow-band comb filter are combined and connected with the input of the second amplifier, and the output of the phase shifter with the second input of the algebraic adder, the second inputs of the first and second analog each channel's multipliers are combined and connected to the corresponding output of the multichannel synthesizer tunable equidistant frequency grid; the output of the generator of the weight function is connected to the second input of the modulator; A multichannel device for correlation and filter processing of received pulsed-Doppler radar signals contains in each channel a series-connected gating cascade in range and a set of band-pass filters with adjacent bands in the Doppler frequency range [1].
В описанном устройстве (прототипе изобретения) осуществляется подавление спектра пассивных помех, стробирование входного сигнала по времени и фильтрация в каждом стробе по доплеровской частоте. В нем выходное многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов (УОС) может быть реализовано по известным правилам как в аналоговом [2], так и в цифровом [3] виде с предварительным оцифрением принимаемого сигнала с помощью аналого-цифровых преобразователей. В аналоговой реализации набора корреляционно-фильтровых каналов (КФК) УОС основное подавление спектральных линий пассивных помех производится с помощью аналогового компенсатора спектральных линий помехи и дополнительно - с помощью однополосного аналогового фильтра, включенного на выходе каждого каскада стробирования перед набором полосовых доплеровских фильтров. В цифровой реализации набора КФК УОС основное подавление спектральных линий пассивных помех также производится с помощью аналогового компенсатора спектральных линий помехи, а стробирование, дополнительное подавление спектральных линий пассивных помех и доплеровская фильтрация принимаемых сигналов производятся в цифровом виде.In the described device (prototype of the invention), the passive interference spectrum is suppressed, the input signal is time-gated and the Doppler frequency is filtered in each gate. In it, the output multi-channel device for correlation-filter processing of received signals (SLS) can be implemented according to well-known rules in both analog [2] and digital [3] forms with preliminary digitization of the received signal using analog-to-digital converters. In the analog implementation of a set of correlation filter channels (CFC) of the SLR, the main suppression of the spectral lines of passive interference is performed using an analog compensator for the spectral interference lines and, additionally, using a single-band analog filter that is turned on at the output of each gating stage before a set of band-pass Doppler filters. In the digital implementation of the KFK UOS kit, the main suppression of the spectral lines of passive interference is also performed using an analog compensator of the spectral lines of interference, and gating, additional suppression of the spectral lines of passive interference and Doppler filtering of the received signals are digitally performed.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства, является громоздкость аппаратурной реализации аналогового компенсатора спектральных линий помехи, так как требуется многоканальность его структуры и соответствующая многоканальность синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот, а также недостаточная стабильность его характеристик за счет влияния параметрических и климатических факторов в аналоговой аппаратуре. Кроме того, прототип не обладает универсальностью, так как число подавляемых спектральных линий помехи всегда конечно, а полоса режекции каждого канала компенсатора спектральных линий помехи не может быть перестроена в процессе работы, что ограничивает функциональные возможности устройства при его применении.The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the well-known multichannel correlation filter receiver is the cumbersomeness of the hardware implementation of the analog compensator of the spectral interference lines, since it requires multichannel structure and the corresponding multichannel synthesizer tunable equidistant heterodyne frequency grid, as well as insufficient stability due to the influence of parametric and climatic factors in analog hardware. In addition, the prototype does not have universality, since the number of suppressed spectral lines of interference is always finite, and the notch band of each channel of the compensator for spectral lines of interference cannot be rebuilt during operation, which limits the functionality of the device when it is used.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Задачей изобретения является упрощение компенсатора спектральных линий помехи. Технический результат - повышение стабильности работы компенсатора спектральных линий помехи и расширение функциональных возможностей устройства с обеспечением его помехозащищенности простыми и надежными средствами.The objective of the invention is to simplify the compensator for spectral interference lines. The technical result is to increase the stability of the compensator for spectral interference lines and expand the functionality of the device with ensuring its noise immunity by simple and reliable means.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство, содержащее последовательно включенные модулятор и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, а также генератор весовой функции, выход которого соединен со вторым входом модулятора, согласно изобретению введены n-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой селектор движущихся целей (СДЦ) компенсационного типа, содержащий в прямом канале n-разрядный цифровой сумматор, а в компенсирующем канале - n-разрядный цифровой фильтр нижних частот (ФНЧ), при этом модулятор выполнен в виде n-разрядного цифрового перемножителя, генератор весовой функции - в виде цифрового генератора, многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС выполнено n-разрядным цифровым; вход n-разрядного АЦП является входом устройства и подключен к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, а его выходные шины соединены с первыми разрядными входами n-разрядного цифрового сумматора и входными шинами n-разрядного цифрового ФНЧ, выходные шины которого соединены со вторыми разрядными входами n-разрядного цифрового сумматора, выход которого соединен с первыми разрядными входами n-разрядного цифрового перемножителя; управляющий вход n-разрядного АЦП и управляющий вход n-разрядного цифрового ФНЧ объединены и подключены к источнику импульсов дискретизации.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known multi-channel correlation-filter receiving device containing a sequentially connected modulator and multi-channel device for correlation-filter processing of received signals of a pulse-Doppler radar, as well as a weight function generator, the output of which is connected to the second input of the modulator, according to the invention introduced an n-bit analog-to-digital converter (ADC) and a digital moving target selector (SDC) of the compensation type, containing in in the pit channel, an n-bit digital adder, and in the compensating channel, an n-bit digital low-pass filter (LPF), while the modulator is made in the form of an n-bit digital multiplier, the weight function generator is in the form of a digital generator, a multi-channel correlation filter device processing the received signals of the pulse-Doppler radar is performed by n-bit digital; the input of the n-bit ADC is the input of the device and is connected to the output of the source of the received signals of the pulse-Doppler radar, and its output buses are connected to the first bit inputs of the n-bit digital adder and the input buses of the n-bit digital low-pass filter, the output buses of which are connected to the second bit the inputs of the n-bit digital adder, the output of which is connected to the first bit inputs of the n-bit digital multiplier; the control input of the n-bit ADC and the control input of the n-bit digital low-pass filter are combined and connected to the source of sampling pulses.
В качестве n-разрядного цифрового ФНЧ использован канонический рекурсивный цифровой ФНЧ первого или второго порядка.As an n-bit digital low-pass filter, a canonical recursive digital low-pass filter of the first or second order is used.
Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом заключаются в следующем. В заявленном устройстве вместо аналогового компенсатора спектральных линий помехи включен цифровой СДЦ компенсационного типа, обладающий бесконечной режекторной гребенчатой характеристикой за счет n-разрядного цифрового ФНЧ. Как будет показано ниже, в установившемся режиме работы устройства в цифровом СДЦ происходит подавление амплитуды импульсов помехи, которые выделяются n-разрядным цифровым ФНЧ, а спектральные линии и амплитуда импульсов доплеровских сигналов сохраняются неизменными, т.к. они не выделяются n-разрядным цифровым ФНЧ и не компенсируются. Цифровой СДЦ подавляет все спектральные линии пассивных помех, поэтому на выходе цифрового сумматора не требуется какой-либо полосовой фильтрации по сравнению с прототипом. Кроме того, введение цифрового СДЦ компенсационного типа исключает влияние параметрических и климатических факторов на работу устройства, так как они определяются весовыми коэффициентами n-разрядного цифрового ФНЧ. Это стабилизирует все характеристики устройства и позволяет легко менять его параметры, что расширяет его функциональные возможности. Такой цифровой СДЦ позволяет работать непосредственно с радиосигналами на более высокой промежуточной частоте, чем прототип, так как за счет преобразования частоты в n-разрядном АЦП при дискретизации на выходе цифрового СДЦ происходит существенное снижение промежуточной частоты без дополнительного оборудования, что упрощает дальнейшую обработку сигналов. При этом повышение качества компенсации импульсов помехи достигается как за счет идентичности формы цифровых импульсов в прямом и компенсирующем каналах, так и за счет точности и стабильности работы n-разрядного цифрового сумматора. Поскольку уровень боковых лепестков спектра импульсов помехи напрямую зависит от амплитуды импульсов, то благодаря предварительному и существенному их подавлению с помощью n-разрядного цифрового СДЦ упрощается весовая обработка сигналов, повышается помехозащищенность устройства, его аппаратурная реализация может быть осуществлена простыми и надежными средствами.Causal relationships of the features of the invention with the technical result are as follows. In the claimed device, instead of an analogue compensator for spectral interference lines, a digital compensation type SDS is included, which has an infinite notch comb characteristic due to an n-bit digital low-pass filter. As will be shown below, in the steady-state mode of operation of the device in the digital SDS, the amplitude of the interference pulses is suppressed, which are allocated by the n-bit digital low-pass filter, and the spectral lines and the amplitude of the pulses of the Doppler signals remain unchanged, because they are not allocated by an n-bit digital low-pass filter and are not compensated. The digital SDC suppresses all spectral lines of passive interference, therefore, at the output of the digital adder, no bandpass filtering is required in comparison with the prototype. In addition, the introduction of a digital compensation SDS eliminates the influence of parametric and climatic factors on the operation of the device, since they are determined by the weight coefficients of the n-bit digital low-pass filter. This stabilizes all the characteristics of the device and makes it easy to change its parameters, which expands its functionality. Such a digital SDC allows you to work directly with radio signals at a higher intermediate frequency than the prototype, since due to frequency conversion in an n-bit ADC, sampling at the output of a digital SDC results in a significant reduction in the intermediate frequency without additional equipment, which simplifies further signal processing. At the same time, improving the quality of compensation for interference pulses is achieved both due to the identity of the shape of digital pulses in the forward and compensating channels, and due to the accuracy and stability of the n-bit digital adder. Since the level of the side lobes of the interference pulse spectrum directly depends on the amplitude of the pulses, due to their preliminary and substantial suppression using the n-bit digital SDS, the weighted processing of signals is simplified, the noise immunity of the device is increased, and its hardware implementation can be carried out by simple and reliable means.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - функциональная схема цифрового многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства с СДЦ; фиг.2, фиг.3 - соответственно временные и спектральные характеристики, поясняющие работу устройства.The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a functional diagram of a digital multi-channel correlation-filter receiver with SDS; figure 2, figure 3 - respectively, the temporal and spectral characteristics that explain the operation of the device.
Цифровое многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство с СДЦ (фиг.1) содержит последовательно включенные n-разрядный АЦП 1, цифровой СДЦ 2 компенсационного типа, n-разрядный цифровой перемножитель 3 и n-разрядное цифровое многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов РЛС 4, а также цифровой генератор весовой функции 5, выходная шина которого соединена с вторыми входами n-разрядного цифрового перемножителя 3. Цифровой СДЦ 2 содержит в прямом канале n-разрядный цифровой сумматор 6, а в компенсирующем канале - n-разрядный цифровой ФНЧ 7. (Поскольку все элементы схемы, кроме цифрового генератора весовой функции 5, являются n-разрядными, то в дальнейшем для сокращения текста термин «n-разрядный» не употребляется). Вход АЦП 1 является входом устройства и подключен к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, его выходные шины соединены с первыми разрядными входами цифрового сумматора 6 и с разрядными входами цифрового ФНЧ 7, выходы которого соединены с вторыми разрядными входами цифрового сумматора 6. Выходные шины цифрового сумматора 6 являются выходом цифрового СДЦ и соединены с первыми разрядными входами цифрового перемножителя 3, выходные шины которого соединены с разрядными входами цифрового многоканального устройства корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС 4. Управляющий вход АЦП 1 и управляющий вход цифрового ФНЧ 7 объединены и подключены к источнику импульсов дискретизации, следующих с частотой повторения fДК (на схеме не показан).A digital multi-channel correlation filter receiver with SDC (FIG. 1) contains a n-
Цифровое многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов РЛС 4 содержит набор из N идентичных цифровых КФК, каждый из которых состоит из последовательно включенных каскада цифрового стробирования по дальности и набора из М цифровых узкополосных фильтров с примыкающими полосами, реализованного, например, с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ).A digital multichannel device for correlation-filter processing of received radar 4 signals contains a set of N identical digital CPKs, each of which consists of a series-connected digital gating range in range and a set of M digital narrow-band filters with adjacent bands, implemented, for example, using the fast algorithm Fourier transform (FFT).
В качестве цифрового ФНЧ 7 может быть использован известный канонический рекурсивный цифровой ФНЧ первого или второго порядка [4]. В частности, ФНЧ второго порядка может быть выполнен в виде последовательно включенных первого, второго сумматоров и умножителя на нормирующий коэффициент; последовательно включенных первого и второго устройств задержки; первого, второго, третьего и четвертого умножителей на весовой коэффициент; при этом выход первого сумматора также соединен с входом первого устройства задержки, выход которого также соединен с входами первого и третьего умножителей на весовой коэффициент, выходы которых подключены ко вторым входам, соответственно, второго и первого сумматоров, выход второго устройства задержки соединен с входами второго и четвертого умножителей на весовой коэффициент, выходы которых подключены к третьим входам, соответственно, второго и первого сумматоров; первый вход первого сумматора является первым входом ФНЧ, его управляющий вход соединен с синхронизатором, а выход умножителя на нормирующий коэффициент является выходом ФНЧ второго порядка. Устройства задержки в цифровом ФНЧ могут быть выполнены в виде многозвенных структур цифровых сдвигающих регистров, при этом цифровой ФНЧ 7 в целом может быть выполнен, например, в виде известной структурной схемы второго порядка [5] с числом звеньев сдвигающих регистров m в каждом цифровом разряде, равным произведению частоты дискретизации fДК на период повторения импульсов квазинепрерывного сигнала Т=1/F, где F - частота повторения импульсов, т.е. m=fДКТ.As a digital low-
Цифровой сумматор 6 может быть выполнен по известным правилам построения цифровых комбинационных устройств сумматора-вычитателя чисел (6). Если на первом и втором разрядных входах цифрового сумматора 6 сигналы прямого и компенсирующего каналов противофазны, то он выполняет функцию суммирования сигналов, в противном случае - функцию вычитания сигналов. Аналогично, цифровой перемножитель 3 также может быть выполнен по известным правилам построения умножителя чисел (6).The
Цифровое многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство с СДЦ (фиг.1) работает следующим образом. На его вход, соответственно, на вход АЦП 1 поступает аддитивная смесь (сумма) пачки когерентных радиоимпульсов пассивной помехи и доплеровских сигналов, в общем случае совпадающих по времени, имеющих длительность τ и период повторения T=1/F с частотой заполнения радиоимпульсов помехи fПЧ, и радиоимпульсов доплеровского сигнала fПЧ+FД, где fПЧ - промежуточная частота на входе тракта, FД - доплеровский сдвиг частоты сигнала от движущегося объекта. При этом амплитуда импульсов помехи существенно превышает амплитуду импульсов сигнала и по времени они неразличимы (фиг.2а, осциллограмма 1). Однако их гребенчатые спектры различаются за счет доплеровского сдвига гребенчатого спектра радиоимпульсов доплеровского сигнала с центральной частотой спектра fПЧ+FД относительно неподвижного гребенчатого спектра радиоимпульсов помехи с центральной частотой спектра fПЧ. С выхода АЦП 1 преобразованный в цифровую форму суммарный сигнал поступает на вход цифрового СДЦ 2, т.е на вход цифрового сумматора 6 и одновременно на вход цифрового ФНЧ 7, обладающего узкополосной гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) с периодом гребней F=1/T, который выделяет гребенчатый спектр помехи и не пропускает гребенчатый спектр доплеровского сигнала. Поэтому на выходе цифрового ФНЧ 7, т.е. на выходе компенсирующего канала цифрового СДЦ 2 выделяются только цифровые радиоимпульсы помехи, которые в цифровом сумматоре 6 вычитаются из смеси цифровых радиоимпульсов помехи и доплеровского сигнала. В результате импульсы помехи подавляются в заданное число раз, а импульсы доплеровского сигнала проходят далее без подавления. Следует заметить, что для выделения в цифровом ФНЧ 7 радиоимпульсов помехи необходимо, чтобы частота заполнения fПЧ этих импульсов была кратна частоте повторения гребней цифрового ФНЧ 7, равной F, т.е. fПЧ=nfF, где nf - целое число. В импульсно-доплеровских системах это, как правило, выполняется, так как в них и промежуточные частоты и частоты повторения импульсов формируются кратно из одной и той же опорной частоты f0.Digital multi-channel correlation and filter receiving device with SDC (figure 1) works as follows. At its input, respectively, at the input of
Как известно, при использовании пачки импульсов квазинепрерывного сигнала для уменьшения уровня боковых лепестков спектра пачки импульсов помехи, существенно превышающих уровень главного лепестка спектра доплеровского сигнала, применяют различные виды весовой обработки пачки импульсов смеси [7]. В частности, при большом динамическом диапазоне сигналов применяют сложные весовые функции, например функции Дольф-Чебышева или Тейлора, позволяющие снизить уровень ближних боковых лепестков до -90 дБ и более. Однако при этом ширина главного лепестка спектра помехи на уровне боковых лепестков существенно расширяется (по сравнению со случаем отсутствия весовой обработки), уменьшая возможности обнаружения слабых низкоскоростных доплеровских целей. А применение более простых весовых функций, например функции типа косинус в квадрате без пьедестала, не позволяет получить низкий уровень ближних боковых лепестков. Применение цифрового СДЦ 2 до весовой обработки сигналов позволяет ликвидировать это противоречие и повысить эффективность весовой обработки. Дело в том, что уровень боковых лепестков спектра импульсов пачки помехи напрямую зависит от амплитуды этих импульсов при любой весовой обработке пачки. Поэтому при отсутствии цифрового СДЦ 2 и при помехе, превышающей минимальный доплеровский сигнал, например, на 90 дБ приходится применять весовую обработку пачки с помощью функций Дольф-Чебышева или Тейлора с уровнем ближних боковых лепестков -90 дБ, что приводит к расширению главного лепестка спектра помехи по этому уровню в 7 раз [8]. Наличие цифрового СДЦ 2, подавляющего амплитуду импульсов помехи, позволяет использовать те же весовые функции (или применить более простые весовые функции), но с более высоким уровнем боковых лепестков и существенно меньшим расширением главного лепестка спектра помехи. Так, например, при подавлении амплитуды импульсов помехи в цифровом СДЦ 2 на 40 дБ достаточно применить те же весовые функции, но с уровнем боковых лепестков -50 дБ и расширением главного лепестка в 4 раза, а при подавлении импульсов помехи в цифровом СДЦ 2 на 60 дБ достаточно применить те же весовые функции с уровнем боковых лепестков -30 дБ и расширением главного лепестка всего в 2,6 раза. Таким образом, применение цифрового СДЦ 2 в цифровом корреляционно-фильтровом приемном устройстве позволяет расширить зону обнаружения слабых низкоскоростных доплеровских целей при указанной весовой обработке в 1,75-2,7 раза.As is known, when using a burst of pulses of a quasi-continuous signal to reduce the level of the side lobes of the spectrum of a burst of interference pulses, significantly exceeding the level of the main lobe of the spectrum of the Doppler signal, various types of weight processing of the burst of pulses of the mixture are used [7]. In particular, with a large dynamic range of signals, complex weight functions are used, for example, Dolph-Chebyshev or Taylor functions, which allow reducing the level of near side lobes to -90 dB or more. However, at the same time, the width of the main lobe of the interference spectrum at the level of the side lobes expands significantly (compared to the case where there is no weight processing), reducing the possibility of detecting weak low-speed Doppler targets. And the use of simpler weighting functions, for example, functions like cosine squared without a pedestal, does not allow to obtain a low level of near side lobes. The use of
Квазинепрерывный сигнал характерен прямоугольной огибающей пачки импульсов смеси (фиг.2а, осциллограмма 1). Поэтому при работе цифрового СДЦ 2 на переднем и заднем фронтах пачки возникают переходные процессы за счет инерционности передачи узкополосного цифрового ФНЧ 7 (фиг.2а, осциллограмма 2). Однако начало пачки импульсов доплеровского сигнала, как правило, существенно задержано относительно начала пачки импульсов помехи, что позволяет эффективно использовать результат подавления импульсов помехи в цифровом СДЦ 2 путем исключения переходных процессов из дальнейшей обработки сигналов. Это обеспечивает цифровой перемножитель 3, управляемый весовой функцией от цифрового генератора 5, начало которой задержано относительно начала пачки помехи на время ТЗ, как правило, большее длительности переходного процесса ТПП, а конец совпадает с концом принимаемой пачки. На фиг.2а показан сигнал на выходе цифрового перемножителя 3 (осциллограмма 3) для случая весовой функции типа косинус в квадрате без пьедестала (осциллограмма 4), где приняты длительность задержки ТЗ=50 Т, длительность пачки Т0=250 T и длительность весовой функции ТВ=200 Т, а также видно существенное, порядка 40 дБ, подавление импульсов помехи в установившемся режиме.A quasicontinuous signal is characteristic of a rectangular envelope of a pulse train of a mixture (Fig. 2a, waveform 1). Therefore, when the
Преобразование частоты входного радиосигнала в АЦП 1 происходит следующим образом. При частоте заполнения импульсов входного радиосигнала fПЧ и частоте дискретизации этого сигнала fДК на выходе АЦП 1 образуется набор прямых и зеркальных спектров принятых сигналов:The frequency conversion of the input radio signal to the
- прямые спектры на частотах fПЧ-fДК, fПЧ, fПЧ+fДК и т.д.;- direct spectra at frequencies f IF -f DC , f IF , f IF + f DC , etc .;
- зеркальные спектры на частотах 2fДК-fПЧ, 3fДК-fПЧ и т.д.- mirror spectra at frequencies 2f DK -f IF , 3f DK -f IF , etc.
Так как в импульсно-доплеровских РЛС вся сетка частот кратна опорной частоте f0, то, полагая, fПЧ=nf0 и fДК=(n-1)f0, получим прямые спектры на частотах f0, nf0, (2n-1)f0 и т.д. и зеркальные спектры на частотах (n-2)f0, (2n-3)f0 и т.д. На фиг.3а показаны спектрограммы аналоговых эквивалентов процессов в АЦП 1 и цифровом СДЦ 2 при n=6. Спектр входного сигнала расположен на частоте 6f0 (спектрограмма 1), а спектр дискретизации на выходе АЦП 1 - на частотах f0 (спектрограмма 2а), 6f0 (спектрограмма 2с) и т.д. (прямые спектры); на частотах 4f0 (спектрограмма 2b), 9f0 (спектрограмма 2d) и т.д. (зеркальные спектры) - при частоте дискретизации 5f0 (спектральная линия 4). Как видно из спектрограмм фиг.3а, наиболее интенсивным является прямой спектр дискретизации на частоте f0, интенсивность остальных спектров быстро падает с частотой. Это связано с меандровой формой импульсов дискретизации, обычно используемой в стандартных АЦП. Спектрограмма 3 показывает результат компенсации импульсов помехи в цифровом СДЦ 2. Видно, что форма спектрограммы 3 подобна форме спектрограммы 2, а интенсивность прямых и зеркальных спектров существенно меньше за счет компенсации импульсов помехи в цифровом сумматоре 6. Для получения заданной глубины подавления Р импульсов помехи необходимо, чтобы коэффициент передачи компенсирующего канала цифрового СДЦ 2 на всех гребнях АЧХ составлял K0=(Р-1)/Р, что, например, при Р=100 (40 дБ) составляет K0=99/100=0,99. Это достигается путем фиксации нужного значения нормирующего коэффициента передаточной функции цифрового ФНЧ 7 компенсирующего канала цифрового СДЦ 2.Since the entire frequency grid in pulse-Doppler radars is a multiple of the reference frequency f 0 , then, assuming f IF = nf 0 and f DC = (n-1) f 0 , we obtain direct spectra at frequencies f 0 , nf 0 , (2n -1) f 0 , etc. and mirror spectra at frequencies (n-2) f 0 , (2n-3) f 0 , etc. Figure 3a shows spectrograms of the analogue equivalents of processes in
На фиг.2б показаны осциллограммы, поясняющие процесс компенсации импульсов помехи в цифровом СДЦ 2 в установившемся режиме в масштабе длительности импульса:On figb shows the waveforms explaining the process of compensating for impulse noise in the
осциллограмма 1 - радиоимпульс помехи на входе АЦП 1 длительностью τ=Т/10 с частотой заполнения fПЧ=6f0;waveform 1 - interference radio pulse at the input of the
осциллограмма 2 - цифровой импульс в аналоговом выражении на выходе АЦП 1 в виде ступенчатого колебания с частотой повторения f0, представляющего результат дискретизации входного радиоимпульса 1 с частотой дискретизации fДК=5f0; длительность ступенек составляет τДК=1/fДК;waveform 2 - a digital pulse in analogue expression at the output of the
осциллограмма 3 - цифровой импульс на выходе цифрового сумматора 6 цифрового СДЦ 2 также в виде ступенчатого колебания с частотой повторения f0, представляющего разность цифровых колебаний 2 и цифровых колебаний на выходе цифрового ФНЧ 7, но с амплитудой, на 40 дБ меньшей, чем на осциллограмме 2.waveform 3 - a digital pulse at the output of the
На фиг.3б показаны спектрограммы, иллюстрирующие процесс очищения спектра импульсов помехи от боковых лепестков в диапазоне доплеровских частот (от f0 до f0+F) при весовой обработке функцией типа косинус в квадрате без пьедестала:FIG. 3b shows spectrograms illustrating the process of clearing the spectrum of interference pulses from side lobes in the Doppler frequency range (from f 0 to f 0 + F) during weight processing by a cosine function squared without a pedestal:
спектрограмма 1 представляет спектр ступенчатых колебаний импульсов пачки помехи на выходе АЦП 1, преобразованный на частоту f0, при отсутствии цифрового СДЦ 2 и после весовой обработкой сигналов в виде главных лепестков, следующих с частотой повторения импульсов F=1/T, и части боковых лепестков между ними до уровня -100 дБ относительно уровня главных лепестков. Видно, что в этом случае зона боковых лепестков составляет 13% от интервала между главными лепестками;
спектрограмма 2 представляет спектр ступенчатых колебаний импульсов пачки помехи на выходе цифрового СДЦ 2 на частоте f0 после весовой обработки сигналов, где видно, что главные лепестки этого спектра подавлены на 40 дБ относительно спектрограммы 1, в результате чего полуширина главного лепестка с зоной боковых лепестков на уровне -100 дБ уменьшилась до 3% от интервала между главными лепестками;
спектрограмма 3 представляет аналогичный случай, когда подавление импульсов помехи в цифровом СДЦ 2 увеличено до 60 дБ, в результате чего полуширина главного лепестка с зоной боковых лепестков на уровне -100 дБ уменьшилось до 1% от интервала между главными лепестками.
Таким образом, применение цифрового СДЦ в цифровом корреляционно-фильтровом приемном устройстве перед весовой обработкой сигналов позволяет практически освободить спектр импульсов помехи от нежелательного расширения главных лепестков и наличия боковых лепестков в динамическом диапазоне сигналов до 100 дБ даже при применении более простой весовой функции, что обеспечивает возможность использования импульсно-доплеровской РЛС для обнаружения слабых низкоскоростных доплеровских целей.Thus, the use of a digital SDS in a digital correlation filter receiver before weight processing of signals allows one to practically free the spectrum of interference pulses from the unwanted expansion of the main lobes and the presence of side lobes in the dynamic range of signals up to 100 dB even with a simpler weight function, which makes it possible use of pulse-Doppler radar to detect weak low-speed Doppler targets.
Источники информацииInformation sources
1. RU №2205422, G01S 13/52, 13/5 26, H04B 1/10, 2003.1. RU No. 2205422,
2. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах)/ Под общей ред. К.Н.Трофимова; Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. А.С.Виницкого. - М.: Сов. радио, 1978, стр.369, рис.6.2. Reference radar. Ed. M. Skolnik, New York, 1970: Per. from English (in four volumes) / Under the general ed. K.N. Trofimova;
3. П.А.Бакулев, В.М.Степин. Методы и устройства селекции движущихся целей. М: Радио и связь, 1986, стр.140-141, рис.5.20.3. P.A. Bakulev, V.M. Stepin. Methods and devices for moving targets selection. M: Radio and communications, 1986, pp. 140-141, Fig. 5.20.
4. С.И.Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983, стр.489-491.4.S.I. Baskakov. Radio circuits and signals. M.: Higher School, 1983, pp. 489-491.
5. А.Антонью. Цифровые фильтры: анализ и проектирование. М.: Радио и связь, 1983, стр.292-293.5. A. Anthony. Digital filters: analysis and design. M .: Radio and communications, 1983, pp. 292-293.
6. А.Антонью. Цифровые фильтры: анализ и проектирование. М.: Радио и связь, 1983, стр.273-289.6. A. Anthony. Digital filters: analysis and design. M .: Radio and communications, 1983, pp. 273-289.
7. А.А.Трухачев. Радиолокационные сигналы и их применения. М.: Воениздат, 2005, стр.112-113.7. A.A. Trukhachev. Radar signals and their applications. M .: Military Publishing House, 2005, pp. 112-113.
8. А.А.Трухачев. Радиолокационные сигналы и их применения. М.: Воениздат, 2005, стр.125-138.8. A.A. Trukhachev. Radar signals and their applications. M .: Military Publishing House, 2005, pp. 125-138.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006114412/09A RU2319170C1 (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006114412/09A RU2319170C1 (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006114412A RU2006114412A (en) | 2007-11-10 |
RU2319170C1 true RU2319170C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=38957972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006114412/09A RU2319170C1 (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319170C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673679C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-29 | Публичное акционерное общество "Авиационная холдинговая компания "Сухой" | Pulse-doppler radar signals digital processing device with targets by distance migration compensation |
RU2713380C1 (en) * | 2019-06-18 | 2020-02-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Digital signal processing method in pulse-doppler radar with high repetition rate and device for its implementation |
RU202191U1 (en) * | 2020-01-27 | 2021-02-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar radio receiver with multi-view signal accumulation |
-
2006
- 2006-04-28 RU RU2006114412/09A patent/RU2319170C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673679C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-29 | Публичное акционерное общество "Авиационная холдинговая компания "Сухой" | Pulse-doppler radar signals digital processing device with targets by distance migration compensation |
RU2713380C1 (en) * | 2019-06-18 | 2020-02-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Digital signal processing method in pulse-doppler radar with high repetition rate and device for its implementation |
RU202191U1 (en) * | 2020-01-27 | 2021-02-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar radio receiver with multi-view signal accumulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006114412A (en) | 2007-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5151702A (en) | Complementary-sequence pulse radar with matched filtering following doppler filtering | |
US4137532A (en) | VIP doppler filter bank signal processor for pulse doppler radar | |
US5440311A (en) | Complementary-sequence pulse radar with matched filtering and Doppler tolerant sidelobe suppression preceding Doppler filtering | |
US5999119A (en) | CW radar range measuring system with improved range resolution | |
US4379295A (en) | Low sidelobe pulse compressor | |
US4730189A (en) | Pulse Doppler radar with variable pulse repetition frequency | |
US9810771B1 (en) | Adaptive finite impulse response (FIR) filter and method | |
US4622552A (en) | Factored matched filter/FFT radar Doppler processor | |
US4723125A (en) | Device for calculating a discrete moving window transform and application thereof to a radar system | |
US5793327A (en) | CW radar range measuring system | |
US5357256A (en) | Radar receiver with adaptive clutter threshold reference | |
RU2319170C1 (en) | Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets | |
US5424631A (en) | Hybrid instantaneous frequency measurement compressive receiver apparatus and method | |
EP3486678B1 (en) | Multi-signal instantaneous frequency measurement system | |
JPH06294864A (en) | Radar equipment | |
Orduyilmaz et al. | Ultra wideband spectrum sensing for cognitive electronic warfare applications | |
US20170010345A1 (en) | Direct Sampling of Received Signals in Radar | |
JP2014044193A (en) | Clutter suppressing device | |
US5777908A (en) | Comb filter with a smaller number of delay elements | |
US20080222228A1 (en) | Bank of cascadable digital filters, and reception circuit including such a bank of cascaded filters | |
RU2297013C1 (en) | Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets | |
RU2327187C2 (en) | Multi-channel correlated-filtering receiving device with double link selection of moving targets (alternatives) | |
US7444365B2 (en) | Non-linear digital rank filtering of input signal values | |
JP2013124971A (en) | Clutter suppression device | |
RU2439609C2 (en) | Multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140429 |