RU2419811C2 - Radio transducer - Google Patents
Radio transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419811C2 RU2419811C2 RU2009106137/09A RU2009106137A RU2419811C2 RU 2419811 C2 RU2419811 C2 RU 2419811C2 RU 2009106137/09 A RU2009106137/09 A RU 2009106137/09A RU 2009106137 A RU2009106137 A RU 2009106137A RU 2419811 C2 RU2419811 C2 RU 2419811C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- mixer
- frequency
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmitters (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к радиолокационным устройствам ближнего радиуса действия, использующим непрерывный излученный радиосигнал с линейной частотной модуляцией по пилообразному закону и модуляцией фазы в пределах (0÷ΔФ) периодической последовательностью модулирующих импульсов типа «меандр», и может быть использовано в качестве неконтактного датчика цели для подрыва боевой части средства поражения.The present invention relates to short-range radar devices using a continuous radiated radio signal with linear frequency modulation according to a sawtooth law and phase modulation within (0 ÷ ΔF) with a periodic sequence of modulating pulses of the meander type, and can be used as a non-contact target sensor for undermining the warhead of a weapon.
Наиболее близким к предлагаемому устройству из выявленных аналогов является «Радар с частотной модуляцией», приведенный в (1, стр.38). Радар содержит антенну передающую, первый выключатель, выход которого соединен с входом антенны передающей, направленный ответвитель (НО), первый выход которого соединен с первым входом первого выключателя, соединенные последовательно генератор пилообразного напряжения (ГПН), генератор, управляемый напряжением (ГУН), выход которого соединен с входом НО, антенну приемную, второй выключатель, первый вход которого соединен с выходом антенны приемной, первый смеситель, первый вход которого соединен с выходом второго выключателя, а второй вход соединен со вторым выходом НО, второй смеситель, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя, блок обработки (БО), вход которого соединен с выходом второго смесителя, блок управляющих сигналов (БУС), первый выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, второй выход соединен со вторым входом первого выключателя, а третий выход соединен со вторым входом второго выключателя. Радар излучает в пространство через антенну передающую и первый выключатель импульсно модулированный радиосигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) по пилообразному закону. С выхода антенны приемной отраженный от цели (объекта) радиосигнал поступает на первый вход второго выключателя, который открывается на время прихода отраженного радиосигнала и закрывается на время отпирания первого выключателя. Противофазная работа выключателей обеспечивает требуемую развязку режимов передача - прием. С выхода второго выключателя радиосигнал поступает на первый вход первого смесителя, на второй вход которого поступает радиосигнал с ЛЧМ по пилообразному закону со второго выхода НО. В результате преобразования на выходе первого смесителя выделяются видеоимпульсы без постоянной составляющей с частотой повторения модулирующих импульсов и с амплитудной модуляцией синусоидальным сигналом с разностной частотой. Форма и спектр преобразованного сигнала аналогичны форме и спектру сигнала на рис.2.25в (2, стр.136) с той разницей, что огибающая импульсов определяется не частотой Доплера, а разностной частотой, пропорциональной дальности до цели. Спектр преобразованного сигнала содержит компоненту с частотой сигнала биений и компоненты, отстоящие слева и справа на частоту сигнала биений от частот, кратных частоте повторения модулирующих импульсов. На малых дальностях частота сигнала биений находится в области сигнала паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) высокой интенсивности с частотами, кратными частоте повторения ЛЧМ. При этом невозможно обеспечить требуемую чувствительность радара и, значит, выделить объект с заданной вероятностью правильного обнаружения. Для того чтобы исключить влияние внутри приемных помех, обусловленных сигналом ПАМ, частоту повторения модулирующих импульсов выбирают намного выше области частот, где сигнал ПАМ имеет недопустимо высокую интенсивность. После смешивания во втором смесителе опорного импульсного сигнала с выходным сигналом первого смесителя на выходе второго смесителя выделяется полезный сигнал с разностной частотой, пропорциональной дальности до цели. К недостатку приведенного устройства следует отнести низкую помехозащищенность от радиосигнала помехи с амплитудной модуляцией частотой, при которой на выходе второго смесителя выделяется сигнал помехи с частотой настройки частотного детектора (ЧД) в БО. Радиосигнал помехи на выходе антенны приемной запишем в виде:The closest to the proposed device of the identified analogues is the "Radar with frequency modulation", given in (1, p. 38). The radar contains a transmitting antenna, a first switch, the output of which is connected to the input of the transmitting antenna, a directional coupler (BUT), the first output of which is connected to the first input of the first switch, a sawtooth voltage generator (GPN) connected in series, a voltage controlled generator (VCO), the output which is connected to the input of the HO, the receiving antenna, the second switch, the first input of which is connected to the output of the receiving antenna, the first mixer, the first input of which is connected to the output of the second switch, and the second input d is connected to the second output of the BUT, the second mixer, the first input of which is connected to the output of the first mixer, the processing unit (BO), the input of which is connected to the output of the second mixer, the control signal unit (BUS), the first output of which is connected to the second input of the second mixer, the second output is connected to the second input of the first switch, and the third output is connected to the second input of the second switch. A radar radiates into space through an antenna transmitting and the first switch a pulse-modulated radio signal with linear frequency modulation (LFM) according to a sawtooth law. From the output of the receiving antenna, the radio signal reflected from the target (object) is fed to the first input of the second switch, which opens at the time the reflected radio signal arrives and closes at the time the first switch is unlocked. The out-of-phase operation of the switches provides the required isolation of the transmission-reception modes. From the output of the second switch, the radio signal is fed to the first input of the first mixer, the second input of which receives the radio signal with the LFM according to a sawtooth law from the second output of the NO. As a result of the conversion, video pulses without a constant component with a repetition rate of modulating pulses and with amplitude modulation by a sinusoidal signal with a difference frequency are extracted at the output of the first mixer. The shape and spectrum of the converted signal are similar to the shape and spectrum of the signal in Fig. 2.25v (2, p. 136) with the difference that the pulse envelope is determined not by the Doppler frequency, but by a difference frequency proportional to the distance to the target. The spectrum of the converted signal contains a component with the frequency of the beat signal and components that are left and right on the frequency of the beat signal from frequencies that are multiples of the repetition frequency of the modulating pulses. At short ranges, the beat signal frequency is in the region of high intensity spurious amplitude modulation (PAM) signal with frequencies that are multiples of the chirp frequency. At the same time, it is impossible to provide the required radar sensitivity and, therefore, select an object with a given probability of correct detection. In order to exclude the influence inside the receiving interference caused by the PAM signal, the repetition frequency of the modulating pulses is chosen much higher than the frequency region where the PAM signal has an unacceptably high intensity. After mixing in the second mixer the reference pulse signal with the output signal of the first mixer, a useful signal with a difference frequency proportional to the distance to the target is extracted at the output of the second mixer. The disadvantage of this device is the low noise immunity from the interference radio signal with amplitude modulation frequency, at which the output signal of the second mixer produces an interference signal with the frequency setting of the frequency detector (BH) in the BO. The interference radio signal at the output of the receiving antenna is written as:
где ЕС - амплитуда сигнала помехи;where E C is the amplitude of the interference signal;
М - коэффициент амплитудной модуляции помехи;M is the coefficient of amplitude modulation of interference;
ΩС - угловая частота (3, стр.41) амплитудной модуляции помехи, в дальнейшем частота;Ω C is the angular frequency (3, p. 41) of the amplitude modulation of the noise, hereinafter the frequency;
t - время.t is time.
Радиосигнал помехи на выходе второго выключателя приобретает дополнительную импульсную модуляцию в соответствии с периодической последовательностью модулирующих импульсов η(t), и его запишем в виде:The interference signal at the output of the second switch acquires additional pulse modulation in accordance with the periodic sequence of modulating pulses η (t), and we write it in the form:
где Where
n - номер периода повторения модулирующих импульсов;n is the number of the repetition period of the modulating pulses;
TM - период повторения модулирующих импульсов.T M - the repetition period of the modulating pulses.
Используя соотношение (2.IX), приведенное в (3, стр.48), для простоты изложения представим последовательность модулирующих импульсов η(t) первой и третьей гармониками ряда Фурье:Using relation (2.IX) given in (3, p. 48), for simplicity of presentation, we represent the sequence of modulating pulses η (t) by the first and third harmonics of the Fourier series:
где ΩМ=2π/TM - частота первой гармоники модулирующих импульсов;where Ω M = 2π / T M is the frequency of the first harmonic of the modulating pulses;
π=3,14.π = 3.14.
С учетом соотношения (4) сигнал помехи на выходе второго выключателя запишем в виде:Given relation (4), the interference signal at the output of the second switch is written in the form:
Согласно выражению (13.42), приведенному в (3, стр.482), в токе смесительного диода содержится компонента, которую запишем в виде:According to the expression (13.42) given in (3, p. 482), the component contains in the current of the mixing diode, which we write in the form:
Проведя преобразования с учетом фильтрации высокочастотных составляющих, напряжение на сопротивлении нагрузки R на выходе первого смесителя запишем в виде:After the conversion, taking into account the filtering of high-frequency components, the voltage at the load resistance R at the output of the first mixer is written in the form:
Из полученного выражения видно, что на выходе смесителя присутствуют компоненты с частотами kΩМ, kΩC, k(ΩМ±ΩC), где k=1, 2…. Сигнал с выхода первого смесителя поступает на первый вход второго смесителя, на второй вход которого в качестве опорного сигнала поступает периодическая последовательность импульсов без постоянной составляющей, представленная гармониками ряда Фурье (4). Переменное напряжение преобразованного сигнала помехи на выходе второго смесителя с учетом фильтрации побочных составляющих после преобразований запишем в виде:It can be seen from the obtained expression that at the mixer output there are components with frequencies kΩ M , kΩ C , k (Ω M ± Ω C ), where k = 1, 2 .... The signal from the output of the first mixer is fed to the first input of the second mixer, to the second input of which a periodic sequence of pulses without a constant component, represented by harmonics of the Fourier series (4), is supplied as a reference signal. The alternating voltage of the converted interference signal at the output of the second mixer, taking into account the filtering of side components after the transformations, is written as:
Из полученного выражения видно, что если частота помехи ΩC или 2ΩC совпадает с частотой настройки ЧД в БО, то произойдет ложное срабатывание исполнительного устройства. На выходе двойного балансного преобразователя частоты, схема которого приведена на рис.13.34 в (3, стр.490), в значительно большей степени ослаблены компоненты от входного радиосигнала с амплитудной модуляцией, но на практике из-за разброса параметров смесительных диодов невозможно полностью ослабить сигнал помехи, а значит, исключить ложное срабатывание радиодатчика, что по условиям применения недопустимо.It can be seen from the expression obtained that if the interference frequency Ω C or 2Ω C coincides with the frequency setting of the BH in the BO, then the actuator will be malfunctioned. At the output of a double balanced frequency converter, the circuit of which is shown in Fig. 13.34 in (3, p. 490), the components from the input radio signal with amplitude modulation are significantly weakened, but in practice, due to the spread of the parameters of the mixing diodes, it is impossible to completely attenuate the signal interference, which means to eliminate the false operation of the radio sensor, which is unacceptable under the conditions of use.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение помехозащищенности радиодатчика от радиосигнала помехи с амплитудной модуляцией. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее антенну передающую, антенну приемную, первый смеситель, второй смеситель, ГПН, ГУН, вход которого соединен с первым выходом ГПН, НО, вход которого соединен с выходом ГУН, а второй выход соединен со вторым входом первого смесителя, БУС, первый выход которого соединен с вторым входом второго смесителя, БО, вход которого соединен с выходом второго смесителя, дополнительно введены фазовый модулятор (ФМ), первый вход которого соединен с первым выходом НО, второй вход соединен с первым выходом БУС, а выход соединен с входом антенны передающей, полосовой фильтр (ПФ), вход которого соединен с выходом антенны приемной, а выход соединен с первым входом первого смесителя, блок фильтров (БФ), первый вход которого соединен с выходом первого смесителя, второй вход соединен со вторым выходом БУС, а выход соединен с первым входом второго смесителя, причем БУС содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ), первый делитель частоты (ДЧ), первый вход которого соединен с выходом ГТИ, второй ДЧ, вход которого соединен с выходом первого ДЧ, а выход соединен с первым выходом БУС, элемент совпадения, первый вход которого соединен с первым входом, а второй вход со вторым входом БУС, счетчик, вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а выход соединен со вторым входом первого ДЧ и вторым выходом БУС, БО содержит соединенные последовательно усилитель, вход которого соединен с первым входом БО, ограничитель, ЧД, первый амплитудный компаратор (АК), выход которого соединен с первым выходом БО, соединенные последовательно фильтр нижних частот (ФНЧ), вход которого соединен с выходом ЧД, второй АК, выход которого соединен с вторым выходом БО, БФ содержит дешифратор, вход которого соединен со вторым входом БФ, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы которых соединены с первым входом БФ, а вторые входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами дешифратора, первый, второй, третий и четвертый полосовые фильтры (ПФ), входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, сумматор, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого ПФ, а выход соединен с выходом БФ. В предлагаемом устройстве излучается радиосигнал с ЛЧМ по пилообразному закону и фазовой модуляцией с дискретным изменением фазы в пределах (0÷ΔФ) с периодом повторения TM и длительностью модулирующих импульсов TM/2 с последующим преобразованием в первом смесителе принятого радиосигнала и выделением на его выходе синусоидального сигнала с частотой фазовой модуляции, модулированного по амплитуде синусоидальным сигналом с частотой, пропорциональной дальности до цели, выделении на выходе БФ сигнала суммарной частоты с последующим преобразованием во втором смесителе и выделении в блоке обработки синусоидального сигнала с частотой, пропорциональной дальности до цели, с последующим частотным детектированием и выдачи исполнительной команды (ИК). Помехозащищенность радиодатчика обеспечивается за счет переключения частоты фазовой модуляции от периода к периоду ЛЧМ, подключения соответствующего ПФ в БФ, отстройки частоты сигнала помехи на выходе второго смесителя за пределы полосы селекции ЧД.The aim of the invention is the provision of noise immunity of the radio sensor from the interference signal with amplitude modulation. This goal is achieved by the fact that in the device containing the transmitting antenna, the receiving antenna, the first mixer, the second mixer, GPN, VCO, the input of which is connected to the first output of the GPN, BUT, the input of which is connected to the output of the VCO, and the second output is connected to the second input a first mixer, a BUS, the first output of which is connected to the second input of the second mixer, BO, the input of which is connected to the output of the second mixer, an additional phase modulator (FM) is introduced, the first input of which is connected to the first output of the BUT, the second input is connected to the first a bus control unit, and the output is connected to the input of the transmitting antenna, a bandpass filter (PF), the input of which is connected to the output of the receiving antenna, and the output is connected to the first input of the first mixer, the filter unit (BF), the first input of which is connected to the output of the first mixer, the second the input is connected to the second output of the bus, and the output is connected to the first input of the second mixer, and the bus contains a clock generator (GTI), a first frequency divider (DC), the first input of which is connected to the output of the GTI, the second DC, the input of which is connected to the output of the first Dh, and output connected to the first output of the BUS, a coincidence element, the first input of which is connected to the first input, and the second input to the second input of the BUS, a counter whose input is connected to the output of the coincidence element, and the output is connected to the second input of the first RF and second output of the BUS, BO contains connected in series to an amplifier whose input is connected to the first input of the BO, a limiter, BH, the first amplitude comparator (AK), the output of which is connected to the first output of the BO, connected in series to a low-pass filter (LPF), the input of which is connected to the output of D, the second AK, the output of which is connected to the second output of the BO, the BF contains a decoder, the input of which is connected to the second input of the BF, the first, second, third and fourth keys, the first inputs of which are connected to the first input of the BF, and the second inputs are connected respectively to the first , the second, third and fourth outputs of the decoder, the first, second, third and fourth band-pass filters (PF), the inputs of which are connected respectively to the outputs of the first, second, third and fourth keys, the adder, the first, second, third and fourth inputs of which are connected to tvetstvenno with outputs of the first, second, third and fourth PD, and an output connected to the output BF. The proposed device emits a radio signal with a chirp according to a sawtooth law and phase modulation with a discrete phase change within (0 ÷ ΔФ) with a repetition period T M and the duration of the modulating pulses T M / 2 with subsequent conversion in the first mixer of the received radio signal and the allocation of its output a sinusoidal signal with a frequency of phase modulation, modulated in amplitude by a sinusoidal signal with a frequency proportional to the distance to the target, highlighting the output of the BF signal of the total frequency with subsequent conversion azovaniem second mixer and the allocation of a sinusoidal signal processing unit with a frequency proportional to the target range, followed by the detection frequency and outputting the executive team (IR). The noise immunity of the radio sensor is ensured by switching the frequency of the phase modulation from period to period of the chirp, connecting the corresponding PF to the BF, tuning the frequency of the interference signal at the output of the second mixer outside the BH selection band.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков, связями между блоками, а также исполнением БУС и БО. Таким образом, можно сделать вывод, что заявляемое устройство соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new blocks, the connections between the blocks, as well as the execution of the BUS and BO. Thus, we can conclude that the claimed device meets the criteria of "novelty" and "significant differences".
На фиг.1 приведена блок-схема радиодатчика; на фиг.2 - эпюры, поясняющие работу радиодатчика; на фиг.3а - нормированная амплитудно - частотная характеристика (АЧХ) усилителя и БФ при нижней и верхней настройках; на фиг.3б - зависимость от частоты напряжения на выходе ЧД.Figure 1 shows a block diagram of a radio sensor; figure 2 - diagrams explaining the operation of the radio sensor; on figa - normalized amplitude - frequency response (AFC) of the amplifier and the BF at the lower and upper settings; on figb - dependence on the frequency of the voltage at the output of the BH.
Радиодатчик содержит ГПН 10, ГУН 8, вход которого соединен с первым выходом ГПН10, НО 6, вход которого соединен с выходом ГУН8, ФМ5, первый вход которого соединен с первым выходом НО6, антенну передающую 1, вход которой соединен с выходом ФМ5, антенну приемную 2, полосовой фильтр 4, вход которого соединен с выходом антенны приемной 2, первый смеситель 7, первый вход которого соединен с выходом ПФ4, а второй вход соединен с вторым выходом НО6, второй смеситель 11, БУС3, первый выход которого соединен с вторым входом ФМ5 и вторым входом второго смесителя 11, а второй вход соединен с вторым выходом ГПН 10, БФ 9, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя 7, второй вход соединен со вторым выходом БУС 3, а выход соединен с первым входом второго смесителя 11, БО 12, вход которого соединен с выходом второго смесителя 11, первый выход соединен с первым входом БУС 3, причем БУС3 содержит ГТИ13, первый ДЧ15, первый вход которого соединен с выходом ГТИ13, второй ДЧ14, вход которого соединен с выходом первого ДЧ15, а выход соединен с первым выходом БУС3, счетчик 16, выход которого соединен с вторым входом первого ДЧ 15 и вторым выходом БУС 3, элемент совпадения 17, первый вход которого соединен с первым входом, второй вход со вторым входом БУС3, а выход соединен с входом счетчика 16, БО12 содержит соединенные последовательно усилитель 33, вход которого соединен с входом БО12, ограничитель 32, ЧД31, первый АК28, выход которого соединен с первым выходом БО12, соединенные последовательно ФНЧ 29, вход которого соединен с выходом ЧД 31, второй АК 30, выход которого соединен со вторым выходом БО12.The radio sensor contains the
Радиодатчик работает в следующей последовательности. Пилообразное напряжение (фиг.2а) с первого выхода ГПН 10 в качестве модулирующего сигнала поступает на вход ГУН8. Фазу ЛЧМ радиосигнала на выходе ГУН8 в пределах линейного изменения частоты запишем в виде:The radio sensor operates in the following sequence. The sawtooth voltage (figa) from the first output of the
где ωН - нижнее значение частоты радиосигнала;where ω N is the lower frequency value of the radio signal;
Δω - девиация частоты радиосигнала;Δω is the frequency deviation of the radio signal;
Т - длительность линейного участка пилообразного напряжения;T is the duration of the linear section of the sawtooth voltage;
Ф0 - начальная фаза радиосигнала.F 0 - the initial phase of the radio signal.
С выхода ГУН8 радиосигнал с ЛЧМ поступает на вход НО6, с первого выхода которого радиосигнал поступает на первый вход ФМ5, аналогичный приведенному в (4, стр.128). На второй вход ФМ5 с первого выхода БУС3 поступает периодическая последовательность модулирующих импульсов, описываемая выражением (3), при этом осуществляется дискретное изменение фазы радиосигнала в пределах (0÷ΔФ). С выхода ФМ5 радиосигнал поступает на вход антенны передающей 1. Фазу излученного радиосигнала запишем в виде:From the output of the VCO8, the radio signal from the LFM goes to the input HO6, from the first output of which the radio signal goes to the first input FM5, similar to that given in (4, p. 128). The second input FM5 from the first output of the BUS3 receives a periodic sequence of modulating pulses, described by expression (3), while a discrete change in the phase of the radio signal is carried out within (0 ÷ ΔФ). From the output of FM5, the radio signal is fed to the input of the transmitting
где ΔФ - изменение фазы.where ΔФ is the phase change.
В дальнейшем для простоты изложения будем полагать коэффициенты передачи ПФ 4, первого смесителя 7, БФ 9, второго смесителя 11, усилителя 33 равными 1. Радиосигнал с выхода антенны приемной 2 через ПФ 4 поступает на первый вход первого смесителя 7. ПФ 4 предназначен для защиты приемного тракта радиодатчика от мощных внеполосных радиопомех. Фазу радиосигнала на входе первого смесителя 7 запишем в виде:In the future, for simplicity of presentation, we will assume the transmission coefficients of
где τ - задержка принятого радиосигнала.where τ is the delay of the received radio signal.
На второй вход первого смесителя 7 поступает гетеродинный радиосигнал со второго выхода НО 6 с фазой, определяемой соотношением (9). Фазу преобразованного сигнала на выходе первого смесителя 7 запишем в виде:At the second input of the first mixer 7 receives a heterodyne radio signal from the second output of
Используя соотношения (4, 12), напряжение сигнала на выходе первого смесителя 7 запишем в виде:Using relations (4, 12), the signal voltage at the output of the first mixer 7 is written in the form:
где А0 - амплитуда сигнала на выходе первого смесителя 7;where A 0 is the amplitude of the signal at the output of the first mixer 7;
на выходе первого смесителя 7, определяемая задержкой радиосигнала;the output of the first mixer 7, determined by the delay of the radio signal;
Используя соотношения 3.37, 3.38 (3, стр.101, 102) и ограничиваясь компонентами с частотами не более (ΩR±2ΩM), напряжение сигнала на выходе первого смесителя 7 запишем в виде:Using the relations 3.37, 3.38 (3, p. 101, 102) and limiting ourselves to components with frequencies no more than (Ω R ± 2Ω M ), we write the signal voltage at the output of the first mixer 7 in the form:
где I0, I1, I2 - функции Бесселя соответственно нулевого, первого и второго порядка. Сигнал с выхода первого смесителя 7 поступает на первый вход БФ 9, на второй вход которого поступает двухразрядный цифровой код со второго выхода БУС3. В зависимости от цифрового кода дешифратор 18, выполненный на микросхеме, аналогичной К 155 ИД4 (5, стр.132), формирует управляющие напряжения, при воздействии которых открывается один из ключей 19, 20, 21, 22, аналогичный ключу, приведенному на рис.4.9 в (8, стр.175). Сигнал с первого входа БФ 9 через открытый ключ поступает на вход соответствующего ПФ 23, 24, 25, 26. Сигнал с частотой (ΩR+ΩM) с выхода соответствующего ПФ через сумматор 27, выполненный по схеме, приведенной на рис.6.37 в (8, стр.316), поступает на выход БФ 9. С учетом соотношения (18) и фильтрующих свойств ПФ 23, 24, 25, 26 напряжение сигнала на выходе БФ 9 запишем в виде:where I 0 , I 1 , I 2 are the Bessel functions, respectively, of the zero, first and second order. The signal from the output of the first mixer 7 is fed to the first input of the BF 9, the second input of which receives a two-digit digital code from the second output of the BUS3. Depending on the digital code, the decoder 18, made on a chip similar to K 155 ID4 (5, p. 132), generates control voltages, when exposed to one of the keys 19, 20, 21, 22, similar to the key shown in Fig. 4.9 in (8, p. 175). The signal from the first input of BF 9 through the public key is fed to the input of the corresponding PF 23, 24, 25, 26. The signal with a frequency (Ω R + Ω M ) from the output of the corresponding PF through adder 27, made according to the circuit shown in Fig. 6.37 in (8, p. 316), it goes to the output of BF 9. Taking into account relation (18) and filtering properties of PF 23, 24, 25, 26, we write the signal voltage at the output of BF 9 in the form:
Из соотношения (19) следует, что максимальную амплитуду сигнала можно получить, когда функция I1(m1) принимает максимальное значение, это соответствует индексу фазовой модуляции m1≈2, а ΔФ≈π. Сигнал с выхода БФ 9 поступает на первый вход второго смесителя 11, на второй вход которого поступают модулирующие импульсы с первого выхода БУС3. В результате перемножения опорного сигнала, определяемого выражением (4) без постоянной составляющей, с сигналом, определяемым выражением (19), и фильтрации высокочастотных составляющих, напряжение преобразованного сигнала на выходе второго смесителя 11 запишем в виде:From relation (19) it follows that the maximum amplitude of the signal can be obtained when the function I 1 (m 1 ) takes the maximum value, this corresponds to the phase modulation index m 1 ≈ 2, and ΔФ≈π. The signal from the output of the BF 9 is fed to the first input of the second mixer 11, the second input of which receives modulating pulses from the first output of the BUS3. As a result of multiplying the reference signal defined by expression (4) without a constant component, with a signal determined by expression (19), and filtering high-frequency components, the voltage of the converted signal at the output of the second mixer 11 is written as:
Сигнал с выхода второго смесителя 11 поступает на вход БО12 и далее на вход усилителя 33, настроенного на дальномерную частоту, соответствующую заданной дальности срабатывания. Сигнал с выхода усилителя 33 через ограничитель 32 поступает на вход ЧД31, аналогичный приведенному на рис.7.37 в (9, стр.148) с выходным напряжением, представленным на фиг.3б. Напряжение с выхода ЧД31 поступает на вход первого АК28 и на вход ФНЧ 29. На дальности выдачи ИК напряжение высокого уровня с выхода первого АК28 (фиг.2д) через первый выход БО12 и первый вход БУС 3 поступает на первый вход элемента совпадения 17, на второй вход которого через второй вход БУС 3 со второго выхода ГПН 10 поступает импульс обратного хода (фиг.2б) пилообразного напряжения. С выхода элемента совпадения 17 импульс обратного хода (фиг.2е) поступает на вход счетчика 16. При этом значение цифрового кода на выходе счетчика 16 (фиг.2ж) изменится на единицу. Цифровой код с выхода счетчика 16 поступает на второй выход БУС3 и на второй вход первого ДЧ15, на второй вход которого поступают тактовые импульсы с выхода ГТИ13. Первый ДЧ15 - программируемый и выполнен на двоичном счетчике 533ИЕ7 (10, стр.65) и на четырехразрядном полном двоичном сумматоре 533ИМ6 (10, стр.75) по схеме, приведенной на фиг.4. Первый ДЧ15 работает в следующей последовательности. Тактовые импульсы с выхода ГТИ13 поступают на счетный вход С2 (фиг.5а), при этом счетчик работает на вычитание. После установки в счетчике 533ИЕ7 нулевого кода по положительному перепаду напряжения на входе, а затем в момент отрицательного перепада напряжения на входе С2 на выходе заема В появляется отрицательный перепад напряжения (фиг.5б), который поступает на вход разрешения записи информации V. При этом в счетчик записывается число (1+N), где N - число с выхода счетчика 16, а на выходе заема В формируется положительный импульс (фиг.5б). На фиг.5б показаны варианты, когда на информационные входы счетчика поступает цифровой код 1000 или 0100. Таким образом, частота повторения импульсов с выхода заема В определяется формулой:The signal from the output of the second mixer 11 is fed to the input of the BO12 and then to the input of the amplifier 33, tuned to a rangefinder frequency corresponding to a given operating range. The signal from the output of the amplifier 33 through the limiter 32 is fed to the input BH31, similar to that shown in Fig. 7.37 in (9, p. 148) with the output voltage shown in fig.3b. The voltage from the output of BH31 is supplied to the input of the first AK28 and to the input of the low-pass filter 29. At a range of IR output, the high level voltage from the output of the first AK28 (Fig.2d) through the first output of BO12 and the first input of
где ΩГТИ - частота повторения импульсов с выхода ГТИ13;where Ω GTI is the pulse repetition rate from the output of the GTI13;
N=(0÷3) - число с выхода двухразрядного счетчика 16.N = (0 ÷ 3) - the number from the output of the two-digit counter 16.
Импульсы с выхода первого ДЧ15 поступают на вход второго ДЧ14 с коэффициентом деления входной частоты на 2. Периодическая последовательность импульсов с выхода ДЧ14 поступает на первый выход БУС 3, при этом частоту повторения модулирующих импульсов запишем в виде:The pulses from the output of the first DCH15 are fed to the input of the second DCH14 with the division ratio of the input frequency by 2. The periodic sequence of pulses from the output of the DCH14 is fed to the first output of the
В соответствии с цифровым кодом счетчика 16 дешифратор 18 формирует управляющие напряжения, под действием которых открывается один из ключей 19, 20, 21, 22, при этом осуществляется подключение одного из ПФ 23, 24, 25, 26, частота настройки которого равна (ΩR+ΩM). В конце периода ЛЧМ снова срабатывает первый АК 28 в БО12 и весь выше описанный цикл повторяется. Постоянная времени ФНЧ 29 выбирается такой, чтобы за (5÷10) периодов ЛЧМ напряжение на его выходе (фиг.2з) превысило порог срабатывания второго АК 30, при этом второй АК 30 срабатывает и напряжение высокого уровня (фиг.2и) через второй выход БО12 в качестве исполнительной команды (ИК) выдается на исполнительное устройство средства поражения. Если на вход антенны приемной 2 поступает радиосигнал помехи с частотой амплитудной модуляции ΩС=(ΩR+ΩM), то на выходе ЧД 31 (фиг.2г) появляется напряжение, при котором срабатывает первый АК28, счетчик 16 в БУС 3 изменит цифровой код на единицу, изменится в соответствии с формулой (22) частота повторения модулирующих импульсов, а также подключится соответствующий полосовой фильтр в БФ 9, при этом за счет изменения частоты преобразованного сигнала на выходе второго смесителя 11 сигнал помехи выйдет за пределы линейного участка ЧД31 и напряжение на его выходе спадет до нулевого значения (фиг.2г), первый АК 28 вернется в исходное состояние (фиг.2д), импульс обратного хода ЛЧМ не пройдет на вход счетчика 16, его цифровой код не изменится, а значит, не изменятся частота повторения модулирующих импульсов и частота настройки БФ9. Чтобы вновь произошло ложное срабатывание первого АК 28, противник должен также синхронно изменить частоту амплитудной модуляции, но для этого необходимо знать порядок изменения частоты повторения модулирующих импульсов, что не всегда представляется возможным. Наличие сигнала помехи в одном или даже в двух следующих друг за другом периодах ЛЧМ гарантированно не вызовет срабатывание второго АК30, а значит, не произойдет ложной выдачи ИК.In accordance with the digital code of the counter 16, the decoder 18 generates control voltages, under the action of which one of the keys 19, 20, 21, 22 opens, and one of the PF 23, 24, 25, 26 is connected, the tuning frequency of which is equal to (Ω R + Ω M ). At the end of the LFM period, the first AK 28 in BO12 is activated again and the entire cycle described above is repeated. The time constant of the low-pass filter 29 is chosen so that for (5 ÷ 10) periods of the LFM, the voltage at its output (Fig.2z) exceeds the threshold of the second AK 30, while the second AK 30 is triggered and a high level voltage (Fig.2i) through the second output BO12 as an executive command (IR) is issued to the actuator of the weapon. If an interference signal with an amplitude modulation frequency Ω С = (Ω R + Ω M ) is received at the input of the receiving 2 antenna, then at the output of the BH 31 (Fig.2d) a voltage appears at which the first AK28 is triggered, the counter 16 in the
Приведем пример выбора частоты ГТИ13 и выигрыш в чувствительности радиодатчика с фазовой модуляцией. Будем полагать, что средство поражения сближается с целью, тогда задержку принятого радиосигнала запишем в виде:Let us give an example of the choice of the GTI13 frequency and a gain in the sensitivity of a phase-modulated radio sensor. We assume that the weapon is approaching the target, then the delay of the received radio signal is written as:
где R - дальность до цели;where R is the distance to the target;
V - скорость сближения средства поражения с целью;V is the velocity of approach of the weapon with the target;
с - скорость света.c is the speed of light.
Используя соотношения (15, 23), частоту Доплера запишем в виде:Using relations (15, 23), we write the Doppler frequency in the form:
Выберем дальномерную частоту, при которой напряжение на выходе ЧД31 превышает пороги срабатывания первого АК28 и второго АК30 с учетом ошибки за счет частоты Доплера, не превышающей 10% ошибки по дальности, из соотношения:Choose a rangefinder frequency at which the voltage at the BH31 output exceeds the thresholds of the first AK28 and the second AK30, taking into account the error due to the Doppler frequency not exceeding 10% of the range error, from the ratio:
Выберем ширину линейного участка ЧД31 из соотношения:Choose the width of the linear section BH31 from the ratio:
Минимальное значение частоты фазовой модуляции равно ΩГТИ/8 и должно удовлетворять соотношению:The minimum value of the phase modulation frequency is equal to Ω GTI / 8 and must satisfy the relation:
Используя выражение, приведенное в Таблице 1, строка 2 (6, стр.36) для спектральной плотности напряжения ПАМ, изменяющегося по линейному закону, а также формулу 121, приведенную в (6, стр.73), и проводя интегрирование в пределах от ΩR до (ΩR+ΔΩЧД), энергию сигнала ПАМ на выходе первого смесителя 7 запишем в виде:Using the expression in Table 1, line 2 (6, p. 36) for the spectral voltage density of the PAM, which varies linearly, as well as formula 121 given in (6, p. 73), and integrating in the range from Ω R to (ΩR + ΔΩ BH ), the energy of the PAM signal at the output of the first mixer 7 is written in the form:
где К - скорость нарастания пилообразного напряжения.where K is the rate of rise of the sawtooth voltage.
Используя формулу для куба суммы (7, стр.27), исключая члены второго и третьего порядка, энергию сигнала ПАМ на выходе первого смесителя 7 запишем в виде:Using the formula for the cube of the sum (7, p. 27), excluding the terms of the second and third order, the energy of the PAM signal at the output of the first mixer 7 is written as:
Отношение энергии принятого сигнала к энергии сигнала ПАМ на выходе первого смесителя 7 без фазовой модуляции излученного радиосигнала запишем в виде:The ratio of the energy of the received signal to the energy of the PAM signal at the output of the first mixer 7 without phase modulation of the emitted radio signal is written as:
Используя вышеприведенную методику и проводя интегрирование в пределах от (ΩM+ΩR) до (ΩM+ΩR+ΔΩЧД), энергию сигнала ПАМ на выходе БФ 9 запишем в виде:Using the above methodology and performing integration ranging from (Ω M + Ω R ) to (Ω M + Ω R + ΔΩ BH ), we write the energy of the PAM signal at the output of BF 9 in the form:
Используя соотношения (20, 31), отношение энергии принятого сигнала к энергии сигнала ПАМ на выходе второго смесителя 11 с фазовой модуляцией излученного радиосигнала запишем в виде:Using relations (20, 31), the ratio of the energy of the received signal to the energy of the PAM signal at the output of the second mixer 11 with phase modulation of the emitted radio signal can be written as:
Выигрыш в чувствительности радиодатчика с фазовой модуляцией по отношению к радиодатчику без фазовой модуляции запишем в виде:The gain in the sensitivity of the radio sensor with phase modulation with respect to the radio sensor without phase modulation can be written as:
С учетом соотношений (26, 27) и, полагая I1(m1)=0,55 I0(m2)=0,7 (3, стр.100), определим выигрыш в чувствительности радиодатчика в виде:Taking into account relations (26, 27) and, setting I 1 (m 1 ) = 0.55 I 0 (m 2 ) = 0.7 (3, p. 100), we determine the gain in the sensitivity of the radio sensor in the form:
Таким образом, в рассмотренном радиодатчике с ЛЧМ и дополнительной фазовой модуляцией излученного радиосигнала обеспечивается помехозащищенность от радиосигнала помехи с амплитудной модуляцией, а также на малых дальностях при прочих равных условиях увеличение чувствительности на 21 дБ.Thus, in the considered RF sensor with chirp and an additional phase modulation of the emitted radio signal, noise immunity from the radio signal of interference with amplitude modulation is provided, as well as at small ranges, all other things being equal, the sensitivity is increased by 21 dB.
Источники информацииInformation sources
1. «Изобретение стран мира» №24 - 2004, стр.38 «Радар с частотной модуляцией» (заявка США №313149 от 6.12.2002).1. “Inventions of the world” No. 24-2004, p.38 “Radar with frequency modulation” (US application No. 313149 of December 6, 2002).
2. П.А.Бакулев «Радиолокация движущихся целей», издательство «Советское радио», Москва. - 1964.2. P.A. Bakulev “Radar of moving targets”, Sovetskoe Radio Publishing House, Moscow. - 1964.
3. И.С.Гоноровский «Радиотехнические цепи и сигналы», издательство «Советское радио», Москва. - 1964.3. I. S. Gonorovsky "Radio-technical circuits and signals", publishing house "Soviet Radio", Moscow. - 1964.
4. Н.Т.Бова и др. «Управляющие устройства СВЧ», издательство «Техника», Киев - 1973.4. N.T. Bova et al. "Microwave Control Devices", Technika Publishing House, Kiev - 1973.
5. В.Л.Шило «Популярные цифровые микросхемы», издательство «Металлургия», Москва. - 1988.5. V.L.Shilo “Popular digital microcircuits”, publishing house “Metallurgy”, Moscow. - 1988.
6. А.Л.Зиновьев, Л.И.Филиппов «Методы аналитического выражения радиосигналов», издательство «Высшая школа», Москва. - 1966.6. A. L. Zinoviev, L. I. Filippov, “Methods of Analytical Expression of Radio Signals,” Higher School Publishing House, Moscow. - 1966.
7. «Справочник по математике, механике и физике», издание двенадцатое, издательство «Наука и техника», Минск. - 1973.7. “Handbook of Mathematics, Mechanics and Physics”, the twelfth edition, the publishing house “Science and Technology”, Minsk. - 1973.
8. «Справочник по телеметрии» под редакцией Э.Л.Грюнберга, издательство «Машиностроение», Москва. - 1971.8. “Telemetry Handbook” edited by E.L. Grünberg, Mashinostroenie Publishing House, Moscow. - 1971.
9. «Радиоприемные устройства» под редакцией проф. А.П.Жуковского, издательство «Высшая школа», Москва. - 1989.9. “Radio receivers” edited by prof. A.P. Zhukovsky, Higher School Publishing House, Moscow. - 1989.
10. Справочник «Цифровые интегральные микросхемы». Авторы: П.П.Мальцев, Н.С.Долидзе, М.И.Критенко и др., издательство «Радио и связь», Москва. - 1994.10. Reference "Digital Integrated Circuits". Authors: P.P. Maltsev, N.S. Dolidze, M.I.Kritenko et al., Radio and Communications Publishing House, Moscow. - 1994.
11. «Радиотехника». «Энциклопедия». Под редакцией Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды, Москва, Издательский дом «Додэка XXI», 2002.11. "Radio engineering". "Encyclopedia". Edited by Yu.L. Mazor, E. A. Machusky, V. I. Pravdy, Moscow, Dodeka XXI Publishing House, 2002.
12. «Справочник по радиоэлектронным системам», том 2, под редакцией к.т.н. Б.Х.Кривицкого, Москва, «Энергия», 1979.12. “Handbook of Radio-Electronic Systems”, Volume 2, edited by Ph.D. B.Kh. Krivitsky, Moscow, "Energy", 1979.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106137/09A RU2419811C2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Radio transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106137/09A RU2419811C2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Radio transducer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009106137A RU2009106137A (en) | 2010-08-27 |
RU2419811C2 true RU2419811C2 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=42798437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106137/09A RU2419811C2 (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Radio transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419811C2 (en) |
-
2009
- 2009-02-20 RU RU2009106137/09A patent/RU2419811C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009106137A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5590771B2 (en) | Electronic measurement method | |
CA2102167C (en) | Pulse compression signal processor utilizing identical saw matched filters for both up and down chirps | |
US11333760B2 (en) | Frequency modulation for interference free optical time of flight system | |
CN112654895B (en) | Radar detection method and related device | |
Agishev et al. | Range-resolved pulsed and CWFM lidars: potential capabilities comparison | |
RU2637817C1 (en) | Method of determining distance to earth surface | |
US20190178993A1 (en) | Phase anti-aliasing using spread-spectrum techniques in an optical distance measurement system | |
US3109172A (en) | Low altitude f. m. altimeter | |
RU2419811C2 (en) | Radio transducer | |
CN114114302A (en) | LIDAR device using time-delayed local oscillator light and method of operating the same | |
RU2099739C1 (en) | Radar | |
GB2083966A (en) | Frequency-modulation radar | |
RU2267137C1 (en) | Monopulse radar station | |
RU54679U1 (en) | RADAR STATION | |
EP0048170B1 (en) | Radar ranging system | |
Ermak et al. | Moving object signal peculiarities of an autodyne radar with symmetric saw-tooth FM law | |
RU2599946C1 (en) | Transceiver | |
US3283321A (en) | Fm-cw doppler radar | |
RU2547444C1 (en) | Transceiver | |
US4227195A (en) | Fuze | |
RU58727U1 (en) | RADAR DISTANCE METER | |
RU2533198C1 (en) | Method of controlling radar station resolution | |
RU2343499C1 (en) | Nonlinear radar for remote delivery duct monitoring | |
RU2234715C2 (en) | Non-linear radar for finding actuating radio-electronic devices for control of explosion | |
Rawat et al. | Effectiveness of Pulse Compression Signal Processing Techniques of Radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190221 |