RU2533349C1

RU2533349C1 - Radar set

Info

Publication number: RU2533349C1
Application number: RU2013136351/28A
Authority: RU
Inventors: Василий Андреевич Егоров; Александр Абрамович Часовской; Анатолий Сергеевич Иваницкий; Валентин Николаевич Макаров; Геннадий Григорьевич Черных
Original assignee: Василий Андреевич Егоров; Александр Абрамович Часовской; Анатолий Сергеевич Иваницкий; Валентин Николаевич Макаров; Геннадий Григорьевич Черных
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2014-11-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method is carried out owing to the inclusion of a serial beat spectrum analyser in a given interval, a range autotracking unit , turned additional receiving antenna, a second receiver, a second beat voltage amplifier, a second pulse selector and a direction-finding unit. A transmitting antenna is rigidly connected to the turned additional receiving antenna, having an output connected to the first input of the second receiver, the second input of which is connected to the output of a high frequency generator, and the output is connected through the second beat voltage amplifier, through the second amplitude selector to the first input of the direction-finding unit, having a group of outputs connected to a first group of inputs of a secondary processing unit, a second group of inputs connected through the range autotracking unit to a group of outputs of a beat frequency determining unit, the input of which is connected through the serial beat spectrum analyser in a given range to the second input of the direction-finding unit and the output of the first amplitude selector.

EFFECT: radar set enables to monitor objects without using complex and cumbersome units while enlarging the field of view.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах поиска и сопровождения объектов. The invention relates to the field of radar and can be used in search and tracking systems.

Известен радиолокатор, изложенный в кН.: «Радиотехнические системы», Ю.М. Казаринов, 1990 г., М., Высшая школа, стр.194. В нем происходят излучение импульсной электромагнитной энергии и прием отраженных от объектов сигналов. Однако для формирования коротких импульсов и обеспечения поиска и слежения за объектами без уменьшения точностных характеристик в увеличенном поле зрения необходимы сложные и громоздкие узлы.Known radar described in kN: "Radio systems", Yu.M. Kazarinov, 1990, M., Higher School, p. 194. It emits pulsed electromagnetic energy and receives signals reflected from objects. However, for the formation of short pulses and to ensure the search and tracking of objects without reducing the accuracy characteristics in the increased field of view, complex and bulky nodes are necessary.

Известен радиолокатор, изложенный в вышеупомянутом источнике на стр.345-353, рис.16.1. Он может осуществлять поиск и слежение за наземными, надводными и воздушными объектами. В нем с помощью частотного модулятора осуществляется изменение частоты, выдаваемой генератором высокой частоты в передающую антенну, имеющую увеличенное поле зрения, и которая может быть неподвижной. Последняя излучает непрерывную электромагнитную энергию, которая отражается от объекта и поступает в жестко связанную с передающей приемную антенну, имеющую выход, соединенный с приемником, где электромагнитная энергия преобразуется в электрические сигналы и где происходят их усиление и детектирование. В приемник также поступает изменяющаяся частота с генератора высокой частоты. Так как частота за время прихода отраженного сигнала изменится пропорционально расстоянию до объекта, то частота на выходе приемника равна разности частот с генератора и отраженной частоты. В результате на выходе приемника после детектирования возникают биения, которые далее усиливаются в усилителе напряжений биений, имеющий выход, соединенный с входом амплитудного селектора, выделяющего амплитуду, характерную для объекта.Known radar described in the aforementioned source on pages 345-353, Fig. 16.1. It can search and track ground, surface and aerial objects. In it, with the help of a frequency modulator, a frequency is changed that is issued by a high-frequency generator to a transmitting antenna having an increased field of view, and which can be stationary. The latter emits continuous electromagnetic energy, which is reflected from the object and enters rigidly connected to the transmitting receiving antenna, having an output connected to the receiver, where electromagnetic energy is converted into electrical signals and where their amplification and detection take place. The receiver also receives a changing frequency from the high-frequency generator. Since the frequency during the arrival of the reflected signal changes in proportion to the distance to the object, the frequency at the output of the receiver is equal to the difference between the frequencies from the generator and the reflected frequency. As a result, beats appear at the output of the receiver after detection, which are further amplified in the beating voltage amplifier, having an output connected to the input of the amplitude selector that selects the amplitude characteristic of the object.

Далее осуществляется последовательный анализ спектра биений. Каждому спектру соответствует определенная частота, характеризующая дальность до объекта, которая определяется в блоке определения частоты биений. В блоке вторичной обработки на основании информации о дальности угловых координат осуществляется построение направления движения объектов. Однако при увеличенном поле зрения для обеспечения слежения за объектами необходимы сложные и громоздкие узлы.Next, a sequential analysis of the beat spectrum is carried out. Each spectrum corresponds to a certain frequency that characterizes the distance to the object, which is determined in the beat frequency determination unit. In the secondary processing unit, based on the information on the range of angular coordinates, the direction of movement of the objects is constructed. However, with an increased field of view, complex and bulky nodes are necessary to ensure tracking of objects.

С помощью предлагаемого устройства обеспечивается слежение за объектами без использования сложных и громоздких узлов. Достигается это введением последовательного анализатора спектра биений в заданном интервале блока автосопровождения по дальности, повернутой дополнительной приемной антенны, второго приемника, второго усилителя напряжений биений, второго амплитудного селектора и блока определения направления, при этом передающая антенна жестко связана с повернутой дополнительной приемной антенной, имеющей выход, соединенный с первым входом второго приемника, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, а выход через второй усилитель напряжения биений через второй амплитудный селектор соединен с первым входом блока определения направления, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов блока вторичной обработки, вторую группу входов, соединенную через блок автосопровождения по дальности с группой выходов блока определения частоты биений, вход которого соединен через последовательный анализатор спектра биений в заданном интервале с вторым входом блока определения направления и с выходом первого амплитудного селектора.Using the proposed device provides tracking of objects without the use of complex and bulky nodes. This is achieved by introducing a sequential beating spectrum analyzer in a predetermined interval of the range auto tracking unit, a rotated additional receiving antenna, a second receiver, a second beating voltage amplifier, a second amplitude selector and a direction determining unit, while the transmitting antenna is rigidly connected to the rotated additional receiving antenna having an output connected to the first input of the second receiver, the second input of which is connected to the output of the high-frequency generator, and the output through the second a beat voltage amplifier through a second amplitude selector is connected to a first input of a direction determining unit having a group of outputs connected to a first group of inputs of a secondary processing unit, a second group of inputs connected through a range auto tracking unit to a group of outputs of a beat frequency determining unit, an input of which is connected through a serial analyzer of the beat spectrum in a given interval with the second input of the direction determining unit and with the output of the first amplitude selector.

На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:In figure 1 and in the text the following notation:

1 - частотный модулятор1 - frequency modulator

2 - генератор высокой частоты2 - high frequency generator

3 - передающая антенна3 - transmitting antenna

4 - амплитудный селектор4 - amplitude selector

5 - усилитель напряжения биения5 - beating voltage amplifier

6 - приемник6 - receiver

7 - приемная антенна7 - receiving antenna

8 - повернутая дополнительная приемная антенна8 - rotated additional receiving antenna

9 - последовательный анализатор спектра биений в заданном интервале9 - sequential beat spectrum analyzer in a given interval

10 - усилитель напряжения биений10 - beating voltage amplifier

11 - приемник11 - receiver

12 - блок определения частоты биений12 - block determining the frequency of the beats

13 - амплитудный селектор13 - amplitude selector

14 - блок автосопровождения по дальности14 - range auto tracking unit

15 - блок определения направления15 - block determining the direction

16 - блок вторичной обработки, 16 - secondary processing unit,

при этом выход частотного модулятора 1 через генератор высокой частоты 2 соединен с входом передающей антенны 3, жестко связанной с приемной антенной 7, выход которой соединен с первым входом приемника 6, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом генератора высокой частоты 2 и через усилитель напряжения биений 5 с входом амплитудного селектора 4, к тому же передающая антенна 3 также жестко связана с повернутой дополнительной приемной антенной 8, имеющей выход, соединенный с первым входом приемника 11, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты 2, а выход через усилитель напряжения биений 10, через амплитудный селектор 13 соединен с первым входом блока определения направления 15, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов блока вторичной обработки 16, имеющего вторую группу входов, соединенную через блок автосопровождения по дальности 14 с группой выходов блока определения частоты биений 12, вход которого соединен через последовательный анализатор спектра биений в заданном интервале 9 с вторым входом блока определения направления 15 и с выходом амплитудного селектора 4.wherein the output of the frequency modulator 1 through the high-frequency generator 2 is connected to the input of the transmitting antenna 3, rigidly connected to the receiving antenna 7, the output of which is connected to the first input of the receiver 6 having a second input and output, respectively connected to the output of the high-frequency generator 2 and through the beating voltage amplifier 5 with the input of the amplitude selector 4, in addition, the transmitting antenna 3 is also rigidly connected to the rotated additional receiving antenna 8 having an output connected to the first input of the receiver 11, the second input of which connected to the output of the high-frequency generator 2, and the output through the beating voltage amplifier 10, through the amplitude selector 13 is connected to the first input of the direction determination unit 15 having a group of outputs connected to the first group of inputs of the secondary processing unit 16 having a second group of inputs connected through a range tracking unit 14 with a group of outputs of a beat frequency detection unit 12, the input of which is connected through a sequential beat spectrum analyzer in a predetermined interval 9 to a second input of the unit I direction 15 and to the output amplitude selector 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью частотного модулятора 1 осуществляется изменение выдаваемой генератором высокой частоты 2, поступающей далее в неподвижную передающую антенну 3, имеющую поле зрения, например 40 градусов по горизонтали и 5 градусов по вертикали. Антенна излучает непрерывную электромагнитную энергию, которая отражается от объектов и поступает в жестко связанные с передающей приемную антенну 7 и повернутую дополнительную приемную антенну 8. Последняя повернута относительно антенны 7 таким образом, что ширина пересечения их диаграмм по горизонтали может составлять например 40 градусов и одинаково направлена с диаграммой передающей антенны 3, а ширина равных диаграмм приемных антенн 7, 8 может составлять, например, 60 градусов. Для улучшения точностных характеристик по направлению величины полей зрения по вертикали могут быть увеличены по сравнению с передающей антенной 3 и составляет, например, 30 градусов, С выходов антенн 7, 8 электромагнитные сигналы поступают соответственно в приемники 6, 11, где преобразуются в электрические, усиливаются и детектируются.Using the frequency modulator 1, a change is made by the high frequency generator 2, which then enters the stationary transmitting antenna 3, which has a field of view, for example, 40 degrees horizontally and 5 degrees vertically. The antenna emits continuous electromagnetic energy, which is reflected from objects and enters rigidly connected to the transmitting receiving antenna 7 and the rotated additional receiving antenna 8. The latter is rotated relative to the antenna 7 so that the horizontal intersection width of their diagrams can be, for example, 40 degrees and is equally directed with a diagram of the transmitting antenna 3, and the width of equal diagrams of the receiving antennas 7, 8 can be, for example, 60 degrees. To improve the accuracy characteristics in the direction, the values of the vertical fields of view can be increased in comparison with the transmitting antenna 3 and is, for example, 30 degrees. From the outputs of the antennas 7, 8, the electromagnetic signals are transmitted respectively to the receivers 6, 11, where they are converted into electric, amplified and are detected.

В приемники также поступает изменяющаяся частота с генератора высокой частоты 2. Так как частота за время прихода отраженного сигнала изменяется пропорционально расстоянию до объекта, то частота на выходе приемников 6, 11 равна разности частот с генератора высокой частоты 2 и частот с соответствующих антенн 7, 8. В результате на выходах приемников возникают биения, которые далее усиливаются в соответствующих усилителях напряжений биения 5, 10 и далее проходят через соответствующие амплитудные селекторы 4, 13, где выделяются амплитуды, соответствующие ожидаемым объектам. Так как антенны повернуты относительно друг друга, то амплитуды с выходов приемников будут иметь разные значения. По соотношениям амплитуд с выходов этих селекторов определятся в блоке определения направления 15 азимутальные направления на объекты, которые в виде кода поступают с группы выходов блока 15 на первую группу входов блока вторичной обработки 16.The receivers also receive a changing frequency from the high-frequency generator 2. Since the frequency during the arrival of the reflected signal varies in proportion to the distance to the object, the frequency at the output of the receivers 6, 11 is equal to the difference between the frequencies from the high-frequency generator 2 and the frequencies from the corresponding antennas 7, 8 As a result, beats appear at the outputs of the receivers, which are further amplified in the corresponding voltage amplifiers of the beats 5, 10 and then pass through the corresponding amplitude selectors 4, 13, where the amplitudes are extracted, respectively those that are expected objects. Since the antennas are rotated relative to each other, the amplitudes from the outputs of the receivers will have different values. According to the ratio of amplitudes from the outputs of these selectors, the azimuthal directions to objects, which in the form of a code come from the group of outputs of block 15 to the first group of inputs of the secondary processing unit 16, are determined in the block for determining the direction 15.

Пример конкретного исполнения блока определения направления представлен в вышеупомянутом источнике на стр.412. Выделенные биения амплитуд с выхода амплитудного селектора 4 поступают в последовательный анализатор спектра биений в заданном интервале 9, где выделяются спектры, соответствующие интервалу дальностей зоны, где ожидается появление объектов. При этом осуществляется последовательный анализ спектров биений. Каждому спектру соответствует определенная частота, характеризующая дальность до объекта.An example of a specific implementation of the direction determination unit is presented in the aforementioned source on page 412. The selected beatings of the amplitudes from the output of the amplitude selector 4 are sent to a sequential beat spectrum analyzer in a given interval 9, where the spectra corresponding to the range of the ranges of the zone where objects are expected to appear are selected. In this case, a sequential analysis of the beating spectra is performed. Each spectrum corresponds to a certain frequency characterizing the distance to the object.

Пример конкретного исполнения последовательного анализатора спектра биений в заданном интервале 9 представлен в вышеупомянутом источнике на стр.351. С выхода анализатора 9 спектры последовательно поступают в блок определения частоты биений 12, где происходит преобразование спектров в параллельные коды, следующие друг за другом. Количество кодов равно количеству обнаруженных объектов. Формирование кодов может осуществляться путем подсчета количества биений за определенное время, например так, как отмечено в вышеупомянутом источнике на стр.352, где показаны следующие друг за другом биения в виде импульсов. Параллельные коды, характеризующие дальность, поступают в блок автосопровождения по дальности 14. Последний, анализируя изменения дальностей, осуществляет автосопровождение объектов по дальностям, устраняя мешающие частоты. Таким образом, осуществляется стробирование по частотам каждого движущегося объекта. С группы выходов блока автосопровождения по дальности 14 параллельные коды поступают в блок вторичной обработки 16 на вторую его группу входов, а на первую группу входов поступают угловые координаты с группы выходов блока определения направления 15. На основании этих данных в блоке вторичной обработки 16 осуществляется построение траекторий движения объектов и обеспечивается постоянное слежение в широком поле зрения без применения сложных узлов с оптимальными точностными характеристиками.An example of a specific implementation of a sequential beat spectrum analyzer in a given interval 9 is presented in the aforementioned source on page 351. From the output of the analyzer 9, the spectra are sequentially supplied to the beat frequency determination unit 12, where the spectra are converted into parallel codes following one after another. The number of codes is equal to the number of detected objects. Codes can be generated by counting the number of beats for a certain time, for example, as noted in the aforementioned source on page 352, which shows successive beats in the form of pulses. Parallel codes characterizing the range are sent to the range auto tracking unit 14. The latter, analyzing the range changes, performs auto tracking of objects by ranges, eliminating interfering frequencies. Thus, the gating of the frequencies of each moving object is carried out. From the group of outputs of the auto tracking unit over a range of 14, parallel codes enter the secondary processing unit 16 to its second group of inputs, and the first group of inputs receives the angular coordinates from the group of outputs of the direction determination unit 15. Based on these data, the paths are constructed in the secondary processing unit 16 the movement of objects and provides constant tracking in a wide field of view without the use of complex nodes with optimal accuracy characteristics.

Пример конкретного исполнения блока вторичной обработки представлен, например, в кн.: «Радиотехнические системы». Пестряков В. и др., 1986 г., стр.219. Блок автосопровождения по дальности также выполняет функции блока вторичной обработки.An example of a specific implementation of the secondary processing unit is presented, for example, in the book: "Radio systems". Pestryakov V. et al., 1986, p. 219. The range auto tracking unit also functions as a secondary processing unit.

Предлагаемое устройство можно использовать для осуществления поиска и слежения за движущимися наземными, надводными и низколетящими объектами. Таким образом, без усложнения узлов, используя широко направленные неподвижные антенны, обеспечивается постоянная отработка информации от объектов, это дает возможность осуществить многоцелевое слежение с сохранением точностных характеристик, что обеспечивает экономический эффект.The proposed device can be used to search and track moving ground, surface and low-flying objects. Thus, without complicating the nodes, using widely directional fixed antennas, a constant processing of information from objects is ensured, this makes it possible to carry out multi-purpose tracking while maintaining accuracy characteristics, which ensures an economic effect.

Claims

A radar consisting of a frequency modulator, a high-frequency generator, a transmitting antenna, a receiving antenna, a receiver, a beat voltage amplifier, an amplitude selector, a beat frequency detecting unit, and a secondary processing unit, where the output of the frequency modulator through a high-frequency generator is connected to the input of the transmitting antenna, connected receiving antenna, the output of which is connected to the first input of the receiver having a second input and output, respectively connected to the output of the high-frequency generator and through the amplifier beating voltage with the output of the amplitude selector, characterized in that a sequential beating spectrum analyzer is introduced in a predetermined interval, a range auto tracking unit, an additional receiving antenna rotated, a second receiver, a second amplitude selector and a direction determining unit, while the transmitting antenna is rigidly connected to the rotated an additional receiving antenna having an output connected to the first input of the second receiver, the second input of which is connected to the output of the high-frequency generator, and the output Through the second beating voltage amplifier, through the second amplitude selector, it is connected to the first input of the direction determining unit having a group of outputs connected to the first group of inputs of the secondary processing unit, the second group of inputs connected through the range auto tracking unit to the group of outputs of the beat frequency determining unit, the input of which connected through a serial analyzer of the beat spectrum in a given interval with the second input of the direction determination unit and with the output of the first amplitude selector.