RU2405170C1 - Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses - Google Patents
Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2405170C1 RU2405170C1 RU2009112767/09A RU2009112767A RU2405170C1 RU 2405170 C1 RU2405170 C1 RU 2405170C1 RU 2009112767/09 A RU2009112767/09 A RU 2009112767/09A RU 2009112767 A RU2009112767 A RU 2009112767A RU 2405170 C1 RU2405170 C1 RU 2405170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- mixer
- amplifier
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при разработке портативных радиолокационных систем наблюдения для охраны наземных объектов.The invention relates to the field of radar and can be used in the development of portable radar surveillance systems for the protection of ground objects.
Известна радиолокационная станция (РЛС) непрерывного излучения [Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986, стр.34], которая содержит передающую антенну, последовательно соединенные генератор радиочастоты, детектор, фильтр доплеровских частот и индикаторное устройство, при этом второй вход детектора подключен к приемной антенне.Known radar station (radar) continuous radiation [Bakulev P.A., Stepin V.M. Methods and devices for moving targets selection. - M .: Radio and communication, 1986, p. 34], which contains a transmitting antenna, a series-connected radio frequency generator, a detector, a Doppler frequency filter and an indicator device, while the second input of the detector is connected to a receiving antenna.
Недостатком известной РЛС является невозможность обнаружения и непрерывного наблюдения радиолокационных сигналов, отраженных от малоскоростных наземных целей или целей с нулевыми радиальными скоростями, находящихся в контролируемой зоне.A disadvantage of the known radar is the inability to detect and continuously monitor radar signals reflected from low-speed ground targets or targets with zero radial velocities located in the controlled area.
Известна РЛС с зондированием пространства линейно-частотно-модулированными радиоимпульсами [Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: «Сов. Радио», 1985, 336 с., стр.67], которая содержит последовательно соединенные синхронизатор, передатчик, состоящий из частотного и импульсного модуляторов и каскадов СВЧ, при этом входы частотного и импульсного модуляторов подключены к входу передатчика, а выходы соединены с соответствующими входами каскадов СВЧ, выход которых подключен к выходу передатчика, антенный переключатель и антенну, причем выход антенного переключателя через приемник, состоящий из последовательно соединенных преобразователя частоты, вход которого подключен к входу приемника, усилителя промежуточной частоты, фильтра сжатия и видеодетектора, выход которого соединен с выходом приемника, подключен к выходному устройству, второй вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора.Known radar with sounding space linearly-frequency-modulated radio pulses [Belotserkovsky GB Basics of radar and radar devices. - M .: “Owls. Radio ”, 1985, 336 p., P. 67], which contains a serially connected synchronizer, a transmitter consisting of frequency and pulse modulators and microwave stages, while the inputs of the frequency and pulse modulators are connected to the transmitter input, and the outputs are connected to the corresponding inputs microwave stages whose output is connected to the output of the transmitter, an antenna switch and an antenna, the output of the antenna switch through a receiver consisting of a series-connected frequency converter, the input of which is connected to the input iemnika, intermediate frequency amplifier and video detector of a compression filter, whose output is connected to the receiver output, connected to the output device, a second input coupled to the second output of the synchronizer.
Недостатком РЛС с зондированием пространства линейно-частотно-модулированными радиоимпульсами является невозможность обнаружения и наблюдения радиолокационных сигналов, отраженных от наземных целей, время задержки которых менее длительности излучаемого линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) радиоимпульса.A disadvantage of radar with space-sensing by linear frequency-modulated radio pulses is the inability to detect and observe radar signals reflected from ground targets whose delay time is less than the duration of the emitted linear frequency-modulated (LFM) radio pulse.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является РЛС с зондированием пространства фазоманипулированными радиоимпульсами, описанная в [Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: «Сов. Радио», 1985, 336 с., стр.72], принятая за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is a radar with sounding space phase-shift radio pulses, described in [Belotserkovsky GB Basics of radar and radar devices. - M .: “Owls. Radio ", 1985, 336 S., p.72], adopted as a prototype.
На фиг.1 приведена структурная схема РЛС устройства-прототипа, где обозначено:Figure 1 shows the structural diagram of the radar device of the prototype, where it is indicated:
1 - синхронизатор;1 - synchronizer;
2 - генератор кода;2 - code generator;
3 - выходной блок;3 - output block;
4 - фазовый модулятор;4 - phase modulator;
4.1 и 4.2 - первый и второй стробированные усилители;4.1 and 4.2 - the first and second gated amplifiers;
5 - задающий генератор;5 - master oscillator;
6 - усилитель мощности;6 - power amplifier;
7 - антенна;7 - antenna;
8 - смеситель;8 - mixer;
9 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);9 - intermediate frequency amplifier (UPCH);
17 - антенный переключатель;17 - antenna switch;
18 - согласованный фильтр;18 - matched filter;
19 - оптимальный фильтр;19 is an optimal filter;
20 - видеодетектор.20 - video detector.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор кода 2, фазовый модулятор 4, усилитель мощности 6, антенный переключатель 17, смеситель 8, УПЧ 9, согласованный фильтр 18, оптимальный фильтр 19 и видеодетектор 20, выход которого соединен с первым входом выходного блока 3, второй вход которого подсоединен ко второму выходу синхронизатора 1. При этом выход-вход антенного переключателя 17 соединен с антенной 7. Второй выход генератора кода 2 соединен со вторым входом фазового модулятора 4, третий вход которого подсоединен к выходу задающего генератора 5. Причем фазовый модулятор 4 состоит из параллельно соединенных первого 4.1 и второго 4.2 стробированных усилителей, выходы которых объединены и являются выходом фазового модулятора 4, первые входы стробированных усилителей 4.1 и 4.2 соединены и являются третьим входом фазового модулятора 4. Вторые входы первого 4.1 и второго 4.2 стробированных усилителей являются соответственно первым и вторым входами фазового модулятора 4.The prototype device contains a serially connected
Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.
Сигнал несущей частоты задающего генератора 5 через третий вход фазового модулятора 4 подается на входы двух стробированных усилителей 4.1 и 4.2. На вторые входы усилителей 4.1 и 4.2 с выхода генератора кода 2 поступает периодическая последовательность импульсов. Предположим, что на интервале длительности элементарного (парциального) видеоимпульса с кодовым символом «0» открыт стробированный усилитель, не создающий фазового сдвига, а в интервале с кодовым символом «1» - стробированный усилитель, сдвигающий фазу сигнала на 180° (Δφ=π).The carrier frequency signal of the
Таким образом, в любой конкретный отрезок времени в открытом состоянии находится только один из усилителей 4.1 или 4.2. На выходе фазового модулятора 4 формируется фазоманипулированный сигнал. Он поступает на вход усилителя мощности 6, где усиливается и через антенный переключатель 17 подается на вход антенны 7. Излученный фазоманипулированный сигнал, достигнув цели, отражается в обратном направлении и принимается антенной 7, проходит через антенный переключатель 17, поступает на смеситель 8 (местный гетеродин здесь не показан). Преобразованный на промежуточную частоту фазоманипулированный сигнал поступает на усилитель промежуточной частоты 9. С выхода УПЧ 9 он подается на вход согласованного фильтра 18. Для обеспечения согласованной фильтрации принятого сигнала полоса пропускания согласованного фильтра 18 согласована со спектром принятой кодовой последовательности. На выходе согласованного фильтра 18 по окончании кодовой последовательности формируется одиночный радиоимпульс на промежуточной частоте с длительностью, равной длительности одного парциального радиоимпульса. Сжатый во времени радиоимпульс поступает на оптимальный фильтр 19. Полоса пропускания оптимального фильтра 19 согласована со спектром одиночного радиоимпульса. На выходе оптимального фильтра 19 формируется треугольный импульс с пиковым значением, пропорциональным амплитудам соответствующих по времени импульсов периодической кодовой последовательности. После детектирования в видеодетекторе 20 сжатый импульс поступает на первый вход выходного блока 3, в котором осуществляется последетекторная обработка сигналов и измерение дальности с использованием опорного импульса, поступающего со второго выхода синхронизатора 1.Thus, at any given time interval, only one of the amplifiers 4.1 or 4.2 is in the open state. At the output of the
Однако устройство-прототип не дает возможности обнаружения и наблюдения радиолокационных сигналов, отраженных от наземных целей, время задержки которых менее длительности излучаемой периодической фазоманипулированной последовательности, а также отсутствует возможность селекции по дальности сигналов, отраженных от неподвижных или малоскоростных наземных целей от зондирующих сигналов, отраженных от подстилающей поверхности, время задержки которых превышает длительность излучаемой импульсной фазоманипулированной последовательности.However, the prototype device does not allow the detection and observation of radar signals reflected from ground targets, the delay time of which is less than the duration of the emitted periodic phase-shift sequence, and there is no possibility of selection by range of signals reflected from stationary or low-speed ground targets from sounding signals reflected from underlying surface, the delay time of which exceeds the duration of the emitted pulsed phase-manipulated sequentially STI
Таким образом, недостатком прототипа является наличие ограничений по дальности обнаружения в ближней зоне, а также отсутствие возможности обнаружения и непрерывного наблюдения радиолокационных сигналов, отраженных от неподвижных или малоскоростных наземных целей в условиях мешающих отражений от подстилающей поверхности.Thus, the disadvantage of the prototype is the presence of restrictions on the detection range in the near field, as well as the lack of detection and continuous observation of radar signals reflected from stationary or low-speed ground targets in the conditions of interfering reflections from the underlying surface.
Задача предлагаемого устройства - снятие ограничений по дальности обнаружения в ближней зоне, а также обеспечение последовательного обзора по дальности и измерения расстояния до малоскоростных и неподвижных наземных целей.The objective of the proposed device is the removal of restrictions on the detection range in the near field, as well as providing a consistent overview of the range and measuring the distance to low-speed and stationary ground targets.
Для решения поставленной задачи в радиолокационную станцию последовательного обзора по дальности с перестройкой по линейному закону длительности зондирующих фазоманипулированных радиоимпульсов, содержащую синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом выходного блока, а второй выход - с входом первого генератора кода, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого фазового модулятора, третий вход которого подсоединен к выходу задающего генератора, последовательно соединенные первый смеситель и усилитель промежуточной частоты, а также усилитель мощности и передающую антенну, согласно изобретению введены приемная антенна, подключенная к входу усилителя высокой частоты, выход которого соединен с первым входом первого смесителя, последовательно соединенные первый удвоитель частоты, предварительный усилитель, второй удвоитель частоты и второй смеситель, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого подсоединен к передающей антенне, последовательно соединенные третий смеситель, фильтр нижних частот и усилитель звуковых частот, выход которого соединен с головным телефоном, а также пороговый блок, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а выход - ко второму входу выходного блока, предназначенного для визуального отображения результатов обнаружения и расстояния от точки отсчета до цели, третий удвоитель частоты, вход которого подсоединен к выходу предварительного усилителя, а выход - ко второму входу первого смесителя, второй генератор кода, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго фазового модулятора, выход которого подключен ко второму входу третьего смесителя, первый вход которого подсоединен к выходу усилителя промежуточной частоты, кроме того, первый вход второго генератора кода подключен ко второму выходу синхронизатора, а второй вход - к третьему выходу первого генератора кода, выход задающего генератора соединен с входом первого удвоителя частоты и третьим входом второго фазового модулятора, выход первого фазового модулятора соединен с первым входом второго смесителя частоты, при этом сигналы на выходах второго генератора кода отличаются от сигналов на выходах первого генератора кода постоянным изменением задержки, обеспечивающим последовательный обзор по дальности.To solve the problem in a sequential range ranging radar with linear linear tuning of the duration of the sounding phase-shifted radio pulses, it contains a synchronizer, the first output of which is connected to the first input of the output unit, and the second output is connected to the input of the first code generator, the first and second outputs of which are connected respectively, with the first and second inputs of the first phase modulator, the third input of which is connected to the output of the master oscillator, connected in series According to the invention, a receiving antenna connected to the input of a high-frequency amplifier, the output of which is connected to the first input of the first mixer, the first frequency doubler, the pre-amplifier, the second frequency doubler, are introduced in series with the first mixer and the intermediate frequency amplifier, as well as the power amplifier and the transmitting antenna. and a second mixer, the output of which is connected to the input of a power amplifier, the output of which is connected to a transmitting antenna, a third mixer, a filter, connected in series p of low frequencies and an audio amplifier, the output of which is connected to the headphone, as well as a threshold unit, the input of which is connected to the output of the low-pass filter, and the output - to the second input of the output unit, designed to visually display the detection results and the distance from the reference point to targets, a third frequency doubler, the input of which is connected to the output of the pre-amplifier, and the output to the second input of the first mixer, the second code generator, the first and second outputs of which are connected respectively to the the second and second inputs of the second phase modulator, the output of which is connected to the second input of the third mixer, the first input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, in addition, the first input of the second code generator is connected to the second output of the synchronizer, and the second input to the third output of the first generator code, the output of the master oscillator is connected to the input of the first frequency doubler and the third input of the second phase modulator, the output of the first phase modulator is connected to the first input of the second frequency mixer, the signals at the outputs of the second code generator differ from the signals at the outputs of the first code generator by a constant change in delay, providing a consistent range overview.
На фиг.1 представлена структурная схема РЛС с зондированием пространства фазоманипулированными радиоимпульсами - прототипа.Figure 1 presents the structural diagram of the radar with sounding space phase-shift radio pulses of the prototype.
На фиг.2 представлена структурная схема предлагаемой РЛС последовательного обзора по дальности с перестройкой по линейному закону длительности зондирующих фазоманипулированных радиоимпульсов.Figure 2 presents the structural diagram of the proposed radar sequential range review with restructuring according to the linear law of the duration of the probing phase-manipulated radio pulses.
На фиг.3 представлена структурная схема первого генератора кода.Figure 3 presents the structural diagram of the first code generator.
На фиг.4 представлена структурная схема второго генератора кода.Figure 4 presents the structural diagram of the second code generator.
На фиг.5 представлен вид закона изменения длительности ФМ-ЛЧМ последовательности, например, на первом входе фазового модулятора.Figure 5 presents a view of the law of change in the duration of the FM-LFM sequence, for example, at the first input of the phase modulator.
На фиг.6 представлен вид закона изменения амплитуды кода ФМ-ЛЧМ последовательности, например, на первом входе фазового модулятора.Figure 6 presents a view of the law of variation of the amplitude of the FM-LFM code sequence, for example, at the first input of the phase modulator.
На фиг.7 представлен вид закона изменения фазы сигнала на выходе фазового модулятора.Figure 7 presents a view of the law of phase change of the signal at the output of the phase modulator.
На фиг.8 представлен спектр принятого сигнала, отраженного от неподвижной наземной цели (FД=0).On Fig presents the spectrum of the received signal reflected from a stationary ground target (F D = 0).
На фиг.9 приведены спектры принятого сигнала, отраженного от малоскоростной наземной цели (FД≠0).Figure 9 shows the spectra of the received signal reflected from a low-speed ground target (F D ≠ 0).
Схема предлагаемой РЛС приведена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:The scheme of the proposed radar is shown in figure 2, where the following notation:
1 - синхронизатор;1 - synchronizer;
2.1 и 2.2 - первый и второй генераторы кода;2.1 and 2.2 - the first and second code generators;
3 - выходной блок;3 - output block;
4.1 и 4.2 - первый и второй фазовые модуляторы;4.1 and 4.2 - the first and second phase modulators;
5 - задающий генератор;5 - master oscillator;
6 - усилитель мощности;6 - power amplifier;
7.1 и 7.2 - передающая и приемная антенны;7.1 and 7.2 - transmitting and receiving antennas;
8.1, 8.2 и 8.3 - первый, второй и третий смесители;8.1, 8.2 and 8.3 - the first, second and third mixers;
9 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);9 - intermediate frequency amplifier (UPCH);
10.1, 10.2 и 10.3 - первый, второй и третий удвоители частоты;10.1, 10.2 and 10.3 - the first, second and third frequency doublers;
11 - предварительный усилитель;11 - pre-amplifier;
12 - усилитель высокой частоты (УВЧ);12 - high frequency amplifier (UHF);
13 - фильтр нижних частот (ФНЧ);13 - low-pass filter (low-pass filter);
14 - усилитель звуковых частот;14 - amplifier audio frequencies;
15 - головной телефон;15 - head phone;
16 - пороговый блок.16 is a threshold block.
Предлагаемое устройство содержит синхронизатор 1, первый выход которого соединен с первым входом выходного блока 3, а второй выход - с первыми входами первого 2.1 и второго 2.2 генераторов кода. Первый и второй выходы первого генератора кода 2.1 соединены соответственно с первым и вторым входами первого модулятора 4.1. Третий выход первого генератора кода 2.1 соединен со вторым входом второго генератора кода 2.2, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго фазового модулятора 4.2, третий вход которого соединен с третьим входом первого фазового модулятора 4.1, выходом задающего генератора 5 и входом первого удвоителя частоты 10.1, выход которого через предварительный усилитель 11 подключен к входам второго 10.2 и третьего 10.3 удвоителей частоты. Выход первого фазового модулятора 4.1 через последовательно соединенные второй смеситель 8.2 и усилитель мощности 6 соединен с передающей антенной 7.1. Кроме того, последовательно соединенные УВЧ 12, первый смеситель 8.1 и УПЧ 9, выход которого соединен с первым входом третьего смесителя 8.3, второй вход которого подсоединен к выходу второго фазового модулятора 4.2, выход третьего смесителя 8.3 через последовательно соединенные ФНЧ 13 и пороговый блок 16 соединен со вторым входом выходного блока 3. При этом выход ФНЧ 13 через усилитель звуковой частоты 14 соединен с головным телефоном 15, приемная антенна 7.2 подсоединена к УВЧ 12.The proposed device contains a
Первый генератор кода 2.1 выполнен согласно схеме, приведенной на фиг.3, на которой обозначено:The first code generator 2.1 is made according to the circuit shown in figure 3, which indicates:
2.1.1 - опорный генератор;2.1.1 - reference generator;
2.1.2 - линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор;2.1.2 - linear frequency-modulated (LFM) generator;
2.1.3 и 2.1.4 - первый и второй триггеры Шмидта;2.1.3 and 2.1.4 - the first and second Schmidt triggers;
2.1.5 - блок ИЛИ-НЕ;2.1.5 - block OR-NOT;
2.1.6 - блок ИЛИ.2.1.6 - block OR.
Первый генератор кода 2.1 содержит опорный генератор 2.1.1, выход которого соединен со вторым входом ЛЧМ генератора 2.1.2, выход которого соединен с входами первого 2.1.3 и второго 2.1.4 триггеров Шмидта, выходы которых соединены соответственно с входами блока ИЛИ-НЕ 2.1.5 и блока ИЛИ 2.1.6, выход которого является первым выходом генератора кода 2.1.1, второй выход которого является выходом блока ИЛИ 2.1.6. При этом первый вход ЛЧМ генератора 2.1.2 является входом первого генератора кода 2.1, выход опорного генератора 2.1.1. - третьим выходом генератора кода 2.1.1.The first code generator 2.1 contains a reference generator 2.1.1, the output of which is connected to the second input of the chirp of the generator 2.1.2, the output of which is connected to the inputs of the first 2.1.3 and second 2.1.4 Schmidt triggers, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the OR-NOT block 2.1.5 and the OR block 2.1.6, the output of which is the first output of the code generator 2.1.1, the second output of which is the output of the OR block 2.1.6. In this case, the first input of the chirp generator 2.1.2 is the input of the first code generator 2.1, the output of the reference generator 2.1.1. - the third output of the code generator 2.1.1.
Второй генератор кода 2.2 выполнен согласно схеме, приведенной на фиг.4, на которой обозначено:The second code generator 2.2 is made according to the circuit shown in figure 4, which indicates:
2.2.1 - R-S триггер;2.2.1 - R-S trigger;
2.2.2 - блок И;2.2.2 - block And;
2.2.3 - счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом деления;2.2.3 - pulse counter with a variable division ratio;
2.2.4 - ЛЧМ генератор;2.2.4 - chirp generator;
2.2.5 и 2.2.6 - первый и второй триггеры Шмидта;2.2.5 and 2.2.6 - the first and second Schmidt triggers;
2.2.7 - блок ИЛИ-НЕ;2.2.7 - block OR-NOT;
2.2.8 - блок ИЛИ.2.2.8 - block OR.
Второй генератор кода 2.2 содержит последовательно соединенные R-S триггер 2.2.1, блок И 2.2.2, счетчик импульсов 2.2.3, ЛЧМ генератор 2.2.4, первый триггер Шмидта 2.2.5 и блок ИЛИ-НЕ, выход которого является первым выходом второго генератора кода 2.2. При этом выход счетчика импульсов 2.2.3 подсоединен ко второму входу R-S триггера 2.2.1, первый вход которого является первым входом генератора кода 2.2, второй вход которого соединен со вторыми входами блока И 2.2.2 и ЛЧМ генератора 2.2.4, выход которого соединен с входом второго триггера Шмидта 2.2.6, выход которого соединен со входом блока ИЛИ 2.2.8, выход которого является вторым выходом генератора кода 2.2.The second code generator 2.2 contains a RS-connected trigger 2.2.1, an AND 2.2.2 block, a pulse counter 2.2.3, an LFM generator 2.2.4, a first Schmidt trigger 2.2.5 and an OR-NOT block, the output of which is the first output of the second generator code 2.2. The output of the pulse counter 2.2.3 is connected to the second RS input of the trigger 2.2.1, the first input of which is the first input of the code generator 2.2, the second input of which is connected to the second inputs of the AND 2.2.2 block and the chirp generator 2.2.4, the output of which is connected with the input of the second Schmidt trigger 2.2.6, the output of which is connected to the input of the OR block 2.2.8, the output of which is the second output of the 2.2 code generator.
Предлагаемая РЛС работает следующим образом.The proposed radar operates as follows.
Колебания первой промежуточной частоты fПЧ1.0 с выхода задающего генератора 5 поступают на:The oscillations of the first intermediate frequency f IF 1.0 from the output of the
третий вход первого фазового модулятора 4.1;the third input of the first phase modulator 4.1;
третий вход второго фазового модулятора 4.2;the third input of the second phase modulator 4.2;
первый удвоитель 10.1 частоты для формирования напряжения с частотойfirst frequency doubler 10.1 for generating a voltage with a frequency
f=2×fПЧ1.0.f = 2 × f IF 1.0 .
В фазовом модуляторе 4.1 колебания задающего генератора 5 усиливаются в одном из двух стробированных усилителей. Управление стробированными усилителями осуществляется с помощью модулированных по амплитуде видеосигналов, формируемых путем двухстороннего ограничения ЛЧМ колебаний в генераторе кода 2.1. Синхронизация генератора кода 2.1 осуществляется видеоимпульсами, поступающими с первого выхода синхронизатора 1. Период повторения этих видеоимпульсов определяет длительность ЛЧМ радиоимпульса ТМ.In the phase modulator 4.1, the oscillations of the
Вид законов изменения длительности и амплитуды кода приведен соответственно на фиг.5 и фиг.6. Кодовые последовательности импульсов стробируют усилители фазового модулятора так, что в интервалах времени с кодовым символом «1» открыт усилитель, не создающий фазового сдвига (Δφ), а при символе «0» - другой усилитель, сдвигающий фазу на Δφ=π. На выходе первого фазового модулятора 4.1 формируется фазоманипулированный с изменением длительности парциальных импульсов по линейному закону сигнал. Вид закона изменения фазы сигнала на выходе фазового модулятора 4.1 приведен на фиг.7.The type of laws for changing the duration and amplitude of the code is shown in FIG. 5 and FIG. 6, respectively. The code sequences of the pulses are gated by the phase modulator amplifiers so that in the time intervals with the code symbol "1" an amplifier is opened that does not create a phase shift (Δφ), and with the symbol "0", another amplifier is shifted that moves the phase by Δφ = π. At the output of the first phase modulator 4.1, a phase-manipulated signal with a change in the duration of partial pulses is generated according to a linear law. The form of the law of phase change of the signal at the output of the phase modulator 4.1 is shown in Fig.7.
Сформированный ФМ-ЛЧМ сигнал с выхода первого фазового модулятора 4.1 поступает на первый вход второго смесителя 8.2 для формирования зондирующего сигнала.The generated FM-LFM signal from the output of the first phase modulator 4.1 is fed to the first input of the second mixer 8.2 to generate a probing signal.
На выходе первого удвоителя частоты 10.1 формируется сигнал с удвоенной частотой. Он через предварительный усилитель 11 поступает на вход:At the output of the first frequency doubler 10.1, a signal with a double frequency is formed. He through the preamplifier 11 enters the input:
второго удвоителя 10.2 частоты для формирования сигнала подставки с частотой fП=4×fПЧ1.0;a second frequency doubler 10.2 for generating a stand signal with a frequency f P = 4 × f IF 1.0 ;
третьего удвоителя 10.3 частоты для формирования сигнала первого гетеродина с частотой fГ1=4×fПЧ1.0.the third frequency doubler 10.3 for generating a signal of the first local oscillator with a frequency f Г1 = 4 × f ПЧ1.0 .
На выходе второго смесителя 8.2 формируется непрерывный зондирующий ФМ-ЛЧМ сигнал с частотой fЗС=5×fПЧ1.0, который после фильтрации и усиления в усилителе мощности 6 поступает на вход передающей антенны 7.1 для излучения в направлении на наземную цель.At the output of the second mixer 8.2, a continuous FM-LFM probing signal is generated with a frequency f ЗС = 5 × f ПЧ1.0 , which, after filtering and amplification in the
ФМ-ЛЧМ сигнал достигает цели, находящейся на расстоянии R, отражается от нее, принимается антенной 7.2. С выхода приемной антенны 7.2 ФМ-ЛЧМ сигнал, задержанный на (где с - скорость света) через усилитель высокой частоты 12 поступает на первый вход первого смесителя 8.1.FM-LFM signal reaches a target located at a distance R, is reflected from it, is received by the antenna 7.2. From the output of the receiving antenna 7.2 FM-LFM signal delayed by (where c is the speed of light) through a high-frequency amplifier 12 enters the first input of the first mixer 8.1.
С выхода первого смесителя 8.1 преобразованный на первую промежуточную частоту принятый ФМ-ЛЧМ сигнал поступает в усилитель промежуточной частоты 9 для фильтрации и усиления по амплитуде. Далее он поступает на первый вход третьего смесителя 8.3.From the output of the first mixer 8.1, the received FM-LFM signal converted to the first intermediate frequency is fed to the intermediate-
За счет изменения коэффициента деления KD счетчика импульсов второго генератора кода ЛЧМ сигнал, генерируемый ЛЧМ генератором второго генератора кода 2.2, отличается от генерируемого ЛЧМ генератором первого генератора кода 2.1 ЛЧМ сигнала только величиной задержки . Поэтому на выходе второго фазового модулятора 4.2 образуется такой же сигнал, как и сигнал на выходе первого фазового модулятора 4.1, только задержанный на время . Постоянное изменение задержки обеспечивает последовательный обзор по дальности. Сигнал на выходе второго фазового модулятора 4.2 обеспечивает в третьем смесителе 8.3, поступая на второй вход, синхронно-фазовое детектирование принятого ФМ-ЛЧМ сигнала при .By changing the division coefficient K D of the pulse counter of the second LFM code generator, the signal generated by the LFM generator of the second code generator 2.2 differs from the LFM generator of the first code 2.1 generator of the LFM signal only by the delay value . Therefore, at the output of the second phase modulator 4.2, the same signal is generated as the signal at the output of the first phase modulator 4.1, only delayed for a while . Constant change in delay provides consistent range coverage. The signal at the output of the second phase modulator 4.2 provides in the third mixer 8.3, arriving at the second input, synchronous-phase detection of the received FM-LFM signal at .
Фильтрация полученного на выходе третьего смесителя 8.3 сигнала производится в фильтре нижних частот 13.The filter obtained at the output of the third mixer 8.3 signal is performed in the low-pass filter 13.
На фиг.8 приведен спектр принятого сигнала для случая, когда доплеровское приращение частоты равно нулю (FД=0).On Fig shows the spectrum of the received signal for the case when the Doppler frequency increment is zero (F D = 0).
Для случая подвижной цели, когда FД≠0, сигнал на выходе фильтра нижних частот 13 смещается на величину доплеровского приращения частоты (см. фиг.9).For the case of a moving target, when F Д ≠ 0, the signal at the output of the low-pass filter 13 is shifted by the magnitude of the Doppler frequency increment (see Fig. 9).
Принятый низкочастотный сигнал с выхода фильтра 13 через усилитель звуковых частот 14 поступает на головной телефон 15 для прослушивания, а через пороговое устройство 16 - на вход выходного устройства 3 для отображения результатов обнаружения. Синхронизация выходного устройства 3 осуществляется видеоимпульсами, поступающими с первого выхода синхронизатора 1.The received low-frequency signal from the output of the filter 13 through the audio amplifier 14 is fed to the headphone 15 for listening, and through the threshold device 16 to the input of the
Оператор может классифицировать цели (животные, человек, группа людей, колесный и гусеничный транспорт, плавательное средство, помеха) по характерной звуковой окраске спектра сигнала, поступающего на головной телефон 15.The operator can classify targets (animals, a person, a group of people, wheeled and tracked vehicles, swimming equipment, noise) according to the characteristic sound coloring of the spectrum of the signal received by the headphone 15.
Исходя из приведенных выше формул получим расстояние до цели , поэтому цель будет отображаться на экране выходного блока 3 в виде пятна диаметром dn на расстоянии D от точки отсчета: где масштаб зависит от максимального размера используемой части экрана Dm и максимальной дальности обзора Rm.Based on the above formulas get the distance to the target , therefore, the target will be displayed on the screen of the
Разрешающая способность по дальности при визуальной индикации равна [Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. - М.: «Сов. Радио», 1973. - 496 с., ил., п.1.6.2]: δD=δDnom+δDэ. Потенциальную разрешающую способность можно найти по формуле: , где ΔKD - величина скачка коэффициента деления KD при последовательном обзоре, а разрешающую способность экрана - по формулеThe range resolution with visual indication is [Finkelstein MI Basics of radar. Textbook for high schools. - M .: “Owls. Radio ”, 1973. - 496 p., Ill., P. 1.6.2]: δD = δD nom + δD e . Potential resolution can be found by the formula: , where ΔK D is the value of the jump of the division coefficient K D during sequential review, and the resolution of the screen is given by the formula
. .
Известно, что основную роль при визуальном способе отсчета дальности с помощью масштабных линий электронной шкалы играют ошибки интерполяции, т.е. среднеквадратическая инструментальная ошибка измерения дальности при визуальной индикации может быть определена по формуле [Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. - М.: «Сов. Радио», 1973. - 496 с., ил., п.1.7.41: σинст(D)≈σинт(D)≈0.05kмDм, где kм=1÷2 в зависимости от масштаба дальности, Dм - интервал между масштабными линиями.It is known that the main role in the visual method of counting the range using scale lines of the electronic scale is played by interpolation errors, i.e. the mean square instrumental error of the range measurement during visual indication can be determined by the formula [M. Finkelstein Basics of radar. Textbook for high schools. - M .: “Owls. Radio ”, 1973. - 496 p., Ill., P. 1.7.41: σ inst (D) ≈σ int (D) ≈0.05k m D m , where k m = 1 ÷ 2 depending on the scale of the range, D m - the interval between the scale lines.
Таким образом, введение в состав РЛС с зондированием пространства фазоманипулированными радиоимпульсами новых блоков и кодовой последовательности с изменяемой по линейному закону длительности дискретов снимает ограничения по дальности обнаружения в ближней зоне, а также обеспечивает последовательный обзор по дальности и измерение расстояния до малоскоростных и неподвижных наземных целей, находящихся в контролируемой зоне.Thus, the introduction of new blocks and a code sequence with a linearly variable duration of samples into the radar with space sensing by phase-manipulated radio pulses removes restrictions on the detection range in the near field, as well as provides a consistent range overview and distance measurement to low-speed and stationary ground targets, located in a controlled area.
Для реализации технического решения может быть использовано стандартное промышленное оборудование. Так, например, опорный генератор 2.1.1 представляет собой генератор с кварцевой стабилизацией, выполненный, например, на микросхеме серии К564ЛН2 [В.Н.Вениаминов, О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко. Микросхемы и их применение: Справ. пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г., 240 с., стр.210, рис.7.10д].To implement a technical solution, standard industrial equipment can be used. So, for example, the reference generator 2.1.1 is a generator with quartz stabilization, made, for example, on a chip of the K564LN2 series [V.N. Veniaminov, O.N. Lebedev, A.I. Miroshnichenko. Chips and their application: Ref. allowance. - 3rd ed., Revised. and add. - M.: Radio and Communications, 1989, 240 pp., P. 210, Fig. 7.10d].
ЛЧМ генераторы 2.1.2 и 2.2.4 представляют собой, например, схему цифрового синтезатора ЛЧМ сигнала [Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников В.С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. - М.: Радио и связь, 1983. - 192 с., ил., стр.55, рис.4.12].The LFM generators 2.1.2 and 2.2.4 are, for example, a circuit of a digital synthesizer of the LFM signal [Kochemasov VN, Belov LA, Okoneshnikov VS Signal generation with linear frequency modulation. - M.: Radio and Communications, 1983. - 192 p., Ill., P. 55, Fig. 4.12].
Смесители 8.1, 8.2, 8.3 представляют собой, например, диодные преобразователи частоты, выполненные по балансной схеме [М.С.Шумилин, В.Б.Козырев, В.А.Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.: ил., стр.178, рис.2.77].Mixers 8.1, 8.2, 8.3 are, for example, diode frequency converters made according to the balanced circuit [M.S. Shumilin, V. B. Kozyrev, V. A. Vlasov. Design of transistor cascades of transmitters. Textbook for technical schools. - M.: Radio and Communications, 1987. - 320 p.: Ill., P. 178, Fig. 2.77].
Блоки «ИЛИ» 2.1.6 и 2.2.8 можно выполнить на микросхеме 530ЛЛ1, блоки «ИЛИ-НЕ» 2.1.5 и 2.2.7 - на микросхеме 530ЛЕ1, блок «И» 2.2.2 - на микросхеме 1533ЛИ1, R-S триггер 2.2.1 - на микросхеме 1533ТР2, триггеры Шмидта 2.1.3, 2.1.4, 2.2.5 и 2.2.6 - на микросхемах 133ТЛ1, счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом деления 2.2.3 - на микросхеме 133ИЕ8 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник. - М.: «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., п.п.1.1, 1.3, 1.5].The “OR” blocks 2.1.6 and 2.2.8 can be performed on the 530LL1 chip, the “OR-NOT” blocks 2.1.5 and 2.2.7 on the 530LE1 chip, the “AND” 2.2.2 blocks on the 1533LI chip, RS trigger 2.2 .1 - on the 1533TP2 chip, Schmidt triggers 2.1.3, 2.1.4, 2.2.5 and 2.2.6 - on the 133TL1 chips, the pulse counter with a variable division ratio 2.2.3 - on the 133IE8 chip [Perelman BL, Shevelev IN AND. Domestic microcircuits and foreign analogues. Directory. - M .: "Scientific and Technical Center Mikrotekh", 2000 - 375 pp., Ill., Items 1.1, 1.3, 1.5].
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112767/09A RU2405170C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112767/09A RU2405170C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2405170C1 true RU2405170C1 (en) | 2010-11-27 |
Family
ID=44057689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009112767/09A RU2405170C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2405170C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491572C1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-08-27 | Дмитрий Львович Сабаев | Method of providing constant range resolution in pulse radar station with quasirandom phase modulation |
RU2701377C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-09-26 | Михаил Витальевич Вавилов | Method for adaptive view of the coverage area of a pulsed radar station with a phased antenna array |
-
2009
- 2009-04-06 RU RU2009112767/09A patent/RU2405170C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: Советское радио, 1985, с.336, 72. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491572C1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-08-27 | Дмитрий Львович Сабаев | Method of providing constant range resolution in pulse radar station with quasirandom phase modulation |
RU2701377C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-09-26 | Михаил Витальевич Вавилов | Method for adaptive view of the coverage area of a pulsed radar station with a phased antenna array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100533171C (en) | Radar apparatus | |
JP2015163890A (en) | Range gated holographic radar and holographic radar sensor | |
CN112882018B (en) | Ocean and ionosphere integrated detection high-frequency radar system and control method thereof | |
CN102707273B (en) | THz radar transmitting/receiving front end | |
EP2182375A1 (en) | A combined direction finder and radar system, method and computer program product | |
US20090189740A1 (en) | Method and system for detecting vital signs of living bodies | |
Vossiek et al. | A tutorial on the sequential sampling impulse radar concept and selected applications | |
RU2405170C1 (en) | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses | |
RU2405169C2 (en) | Radar station with space probing with phase-shift keyed signals with linear adjustment of duration of partial radio pulses | |
RU2013121063A (en) | CLOCK SYNCHRONIZATION METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP2003133835A5 (en) | ||
EP2901174B1 (en) | Frequency modulated continuous waveform (fmcw) radar | |
RU2002119904A (en) | Method and system for radar measurement of speeds and coordinates of objects (options) | |
RU2166769C1 (en) | System detecting and identifying objects including elements with nonlinear volt-ampere characteristics | |
RU2008125962A (en) | METHOD FOR RADAR SURVEILLANCE USING CONTINUOUS RADIATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
KR101634455B1 (en) | Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same | |
RU2343499C1 (en) | Nonlinear radar for remote delivery duct monitoring | |
RU2643199C1 (en) | Method of improving characteristics of nonlinear radar | |
RU2429408C1 (en) | Device for detection of break of pipeline | |
RU2006128055A (en) | METHOD FOR FORMING A COAGENT FREQUENCY-MODULATED SIGNAL FOR RADARS WITH PERIODIC FM MODULATION AND RADARS REALIZING THE METHOD | |
RU2611587C1 (en) | Base station for remote probing of atmosphere | |
RU95412U1 (en) | NONLINEAR RADAR STATION FOR DETECTION OF RADIO ELECTRONIC EXPLOSION CONTROL DEVICES | |
Susek et al. | Broadband microwave correlation receiver for noise radar | |
RU2327185C1 (en) | Nonlinear radar for eavesdropping devices | |
RU2756974C1 (en) | Apparatus for detecting an incoherent sequence of ultra-wideband quasi-radio signals of arbitrary waveform |