RU2559837C1 - Радиолокационная станция с положительной обратной связью - Google Patents
Радиолокационная станция с положительной обратной связью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559837C1 RU2559837C1 RU2014130575/07A RU2014130575A RU2559837C1 RU 2559837 C1 RU2559837 C1 RU 2559837C1 RU 2014130575/07 A RU2014130575/07 A RU 2014130575/07A RU 2014130575 A RU2014130575 A RU 2014130575A RU 2559837 C1 RU2559837 C1 RU 2559837C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- range
- signal
- channel
- filter
- inputs
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокации, и может быть использовано при построении радиолокационной станции с многоканальной положительной обратной связью. Достигаемый технический результат - увеличение вероятности правильного обнаружения цели и уменьшение вероятности ложных тревог за счет исключения взаимного влияния автоколебаний в дальномерных каналах. Указанный результат достигается за счет того, что радиолокационная станция (РЛС) с многоканальной положительной обратной связью содержит блок приема сигналов, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, блок передачи сигналов, К каналов обработки сигналов по дальности, при этом каждый канал содержит коррелятор, линию задержки, фильтр, модулятор, РЛС также содержит решающее устройство, кодирующее устройство. Перечисленные средства определенным образом выполнены и соединены между собой. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокации, и может быть использовано при построении радиолокационной станции с многоканальной положительной обратной связью.
Известен тип радиолокационных станций (РЛС), работающих на основе пространственной обратной связи [Тенкин В.А., Винокуров В.И., Калениченко С.П., Попов В.Н., Щербак В.И. Морская радиолокация / Под ред. В.И. Винокурова. Изд. «Судостроение», 1986, с.199]. Основным преимуществом таких станций является высокая энергетическая и информационная скрытность их работы, поскольку при отсутствии целей в зоне обзора излучаются маломощные собственные шумы системы, а нарастание мощности происходит только при появлении цели в просматриваемом элементе дистанции. С точки зрения физических процессов, протекающих в системе, такие радиолокационные станции могут быть представлены в виде автогенератора с задержанной положительной обратной связью. Автоколебания в такой системе могут возникать на частотах fn, кратных величине, обратной задержке сигнала T: fn=n/Т, где n=1,2,… Если полоса фильтра Δf в цепи обратной связи превышает величину 1/T, выполнение баланса фаз гарантировано. При наличии цели с достаточной эффективной площадью рассеяния (ЭПР) и компенсации потерь на трассе распространения сигнала за счет усиления в приемо-передающем тракте радиолокатора выполняется условие баланса амплитуд, результирующий коэффициент усиления в петле обратной связи KOC>1 и в замкнутой системе «РЛС - пространство - цель», возникают экспоненциально нарастающие автоколебания. Для измерения и разрешения целей но дальности в РЛС с пространственной обратной связью используется модуляция узкополосного шума на выходе фильтра и последующая корреляционная обработка сигнала в приемнике. Недостатком такой РЛС является последовательный просмотр каналов по дальности, что при большом их количестве существенно замедляет темп обзора пространства.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой РЛС является радиолокационная станция с положительной обратной связью через цель, описанная в патенте на полезную модель №113018. Данная станция построена по многоканальной схеме измерения дальности и содержит параллельные каналы обработки сигналов по дальности (КОСД). Распараллеливание каналов и обработка сигналов осуществляются в цифровом виде, для чего в схему PJIC введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), мультиплексор (М), сумматор (Сум) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Каждый капал обработки сигналов по дальности содержит последовательно включенные фильтры сжатия, накопительные узконолосные фильтры с одинаковыми частотами настройки и полосами пропускания, выравнивающие линии задержки (JI3), временные селекторы, выполняющие роль импульсных формирователей, и фильтры растяжения сигналов.
При наличии единственной цели в зоне обзора РЛС физические процессы, протекающие в такой системе, по-прежнему можно описать с помощью модели автогенератора с задержанной обратной связью. При появлении нескольких целей в различных каналах дальности такая РЛС становится эквивалентной автогенератору с многопетлевой задержанной обратной связью. Как известно, возникающие автоколебания в такой системе носят сложный характер, так как происходит взаимный энергетический обмен между отдельными петлями обратной связи [Яковлев В.П. Генераторы с многопетлевой обратной связью. - М.: Связь, 1973]. За счет взаимного влияния автоколебаний в нетлях обратной связи баланс фаз и амплитуд не может быть выполнен независимо в отдельном дальностном канале даже при формировании фильтрами растяжения ортогональных сигналов. Это является основным недостатком данной схемы построения РЛС с положительной обратной связью, поскольку делает непредсказуемыми и неуправляемыми величины вероятностей правильного обнаружения и ложных тревог, что, в конечном счете, не позволяет гарантировать надежное разрешение целей и однозначное измерение их дальностей.
Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение независимого многоканального обнаружения целей но дальности в радиолокационной станции с положительной обратной связью за счет формирования частотно-независимых каналов пространственного самовозбуждения через пространство и цели.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая РЛС с положительной обратной связью, так же как и известная, содержит К каналов обработки сигналов по дальности, входы которых соединены с блоком приема сигналов через последовательное соединение аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора, а выходы подключены к сумматору, соединенному через цифроаналоговый преобразователь с блоком передачи сигналов, при этом каждый канал содержит линию задержки и фильтр. Но, в отличие от известной, на входе каждого канала установлен коррелятор, соединенный с входом линии задержки, выход которого соединен с входом фильтра, а на выходе каждого канала установлен модулятор, вход которою соединен с выходом фильтра, выходы каждого фильтра дополнительно подсоединены ко входам решающего устройства, выходы которого соединены со вторыми входами фильтров, и введено кодирующее устройство, выход которого подсоединен ко вторым входам модуляторов, а выходы, соответствующие задержанным копиям модулирующего сигнала, ко вторым входам корреляторов, причем в качестве фильтров использованы узкополосные фильтры с одинаковыми полосами пропускания и неповторяющимися частотами настройки, эквидистантно распределенными по рабочему частотному диапазону радиолокационной станции.
Техническим результатом, достигаемым изобретением, является увеличение вероятности правильного обнаружения цели и уменьшение вероятности ложных тревог за счет исключения взаимного влияния автоколебаний в дальномерных каналах.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена обобщенная структурная схема предлагаемой радиолокационной станции с многоканальной положительной обратной связью. Предлагаемая РЛС состоит из блока приема 1 (БПРМ), аналого-цифрового преобразователя 2 (АЦП), преобразующего сигнал в цифровую форму, мультиплексора 3 (МП), в котором сигнал распараллеливается на К каналов обработки сигналов по дальности 4 (КОСД), сумматора 5 (Сум), на выходе которого формируется многополосный шумоподобный сигнал Х(t), ширина спектра которого определяется как КΔF, цифроаналогового преобразователя 6 (ЦАП), где сигнал преобразуется в аналоговую форму, блока передачи 7 (БПРД), кодирующего устройства 8 (КУ), в котором генерируется модулирующий сигнал z(t) и его копии, задержанные на τk, и решающего устройства 9 (РУ), которое прерывает процесс нарастания автоколебаний в k-м канале дальности при обнаружении в нем цели. Каждый канал обработки сигналов по дальности 4 (КОСД) настроен на обработку сигналов с соответствующей задержкой τk и содержит коррелятор 10 (К), выравнивающий линию задержки 11 (ЛЗ), величина Tk которой выбирается из условия τk+Tk=T=const, узкополосный фильтр 12 (Ф) и модулятор 13 (М), в котором формируется шумоподобный сигнал xk(t), полоса которого имеет ширину ΔF>>Δf, необходимую для обеспечения разрешения целей по дальности. Причем узкополосный фильтр 12 (Ф) с шириной полосы пропускания Δf=1/Т настроен на частоту самовозбуждения k-го канала дальности fk=nk/T, а расстояние между частотами настройки фильтров 12 выбирается исходя из условия fk+1-fk=ΔF, где ΔF - ширина спектра модулированного сигнала самовозбуждения в пространстве.
Физические процессы, протекающие в РЛС с многоканальной положительной обратной связью, можно описать с помощью ряда независимо функционирующих однопетлевых автогенераторов с задержанной обратной связью, каждый из которых работает на своей частоте возбуждения. Следовательно, при обнаружении целей в различных каналах дальности взаимное влияние сигналов автоколебаний будет практически отсутствовать.
При появлении цели в просматриваемом элементе дальности переотраженный целью многополосный шумовой сигнал X(t) поступает на вход блока приема 1 и, далее, на вход аналого-цифрового преобразователя 2. Оцифрованный сигнал поступает на вход мультиплексора 3, в котором входной сигнал разделяется на К параллельных сигналов, которые поступают на К частотно-независимых каналов обработки сигналов по дальности 4. Каждый канал обработки сигналов 4 настроен на определенную дальность. Это достигается, во-первых, за счет подачи с соответствующего выхода кодирующего устройства 8 на второй вход коррелятора 10 демодулирующего сигнала z(t-τk) с фиксированной для данного канала дальности задержкой τk и, во-вторых, настройкой фильтров 12 на индивидуальную частоту самовозбуждения k-гo канала дальности fk. Включение в каждый канал обработки сигналов но дальности 4 выравнивающих линий задержки 11 с индивидуальным временем Tk, обеспечивающим выполнение условия τk+Tk=1/Δf, гарантирует выполнение баланса фаз в каждом канале дальности, а частотный разнос настройки соседних фильтров 12 более чем на ΔF гарантирует отсутствие влияния процессов самовозбуждения в соседних каналах дальности. В случае совпадения задержек отраженного Х(t-τ) и опорного z(t-τk) сигналов (τ=τk) в корреляторе 10 осуществляется свертка сигнала в частотной области, в результате соответствующая составляющая xk(t) многополосного шумоподобного сигнала Х(t) преобразуется в узкополосный шум полосой Δf на несущей частоте fk, энергия которого попадает в соответствующий узкополосный фильтр 12. Спектральные компоненты узкополосного шума, для которых выполняется баланс фаз, складываются когерентно, что приводит к их нарастанию на выходе фильтра. Далее выходной сигнал фильтра 12 поступает на модулятор 13, в котором происходит расширение спектра сигнала до величины ΔF. На второй и последующих пространственных циркуляциях шумоподобного сигнала модуляции подвергаются нарастающие автоколебания xk(t) соответствующего канала дальности. Выходные сигналы параллельных каналов обработки сигналов но дальности 4 поступают на сумматор 5, где формируется многополосный сигнал X(t), который далее преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 6 и излучается в пространство блоком передачи 7.
Для выполнения баланса амплитуд необходимо, чтобы суммарный коэффициент усиления в петле обратной связи КОС>1. Это эквивалентно условию компенсации потерь на трассе распространения сигнала соответствующим усилением в приемо-передающем тракте РЛС. Коэффициент усиления РЛС с положительной обратной связью КРЛС=Ризл/Рпр>1, где Ризл - выходная мощность, излучаемая в пространство передающим блоком, Рпр - мощность собственных шумов приемного блока в полосе Δf. На основе известного уравнения радиолокации [Радиотехнические системы / Под ред. Ю.М. Казаринова. - Изд. «Академия», 2008] КРЛС можно записать в виде:
где Rk - дальность до цели в k-м канале; γ - ослабление мощности сигнала на трассе распространения; G1 и G2 - коэффициент усиления передающей и приемной антенн соответственно; λ - длина волны несущего колебания, σ - эффективная площадь рассеяния цели. При этом предполагается, что все каскады приемо-передающего тракта в момент возникновения и нарастания автоколебаний согласованы но уровню входных и выходных шумов и работают в линейном режиме.
Выполнение баланса фаз и амплитуд в k-м канале дальности приводит к появлению экспоненциально нарастающих автоколебаний в полосе пропускания соответствующего фильтра 12. При обнаружении нарастающих автоколебаний в k-м канале обработки сигналов по дальности 4, являющихся признаком наличия цели, решающее устройство 9 (РУ) вырабатывает сигнал разряда узкополосного фильтра 12, принудительно прерывающий автоколебания в этом канале, что гарантирует работу блоков РЛС в линейном режиме. При этом время анализа возникающих автоколебаний во всех К каналах дальности Ta должно быть согласовано с суммарным временем задержки Т. Как правило, на практике достаточным для надежного возникновения автоколебаний и их обнаружения является Ta=10…30 Т.
При наличии целей и выполнения баланса амплитуд в нескольких каналах дальности нарастающие автоколебания могут возникать независимо на разных частотах и фиксироваться решающим устройством 9 в соответствующих каналах дальности, что обеспечит многоканальное обнаружение целей с заданными характеристиками. При этом спектры сигналов возникающих автоколебаний практически не перекрываются, что обеспечивает независимость процессов нарастания автоколебаний в пределах линейного динамического диапазона блоков РЛС. При обнаружении цели в k-м канале дальности решающее устройство 9 вырабатывает сигнал разряда соответствующего узкополосного фильтра 12. Для параллельного анализа всех каналов дальности и принятия решения о наличие целей отводится время анализа Ta>>T, после чего узкополосные фильтры 12 синхронно разряжаются по сигналу решающего устройства 9, и начинается новый цикл обзора пространства.
Работа устройства доказывает достижение технического результата, а именно позволяет при многоканальном параллельном обзоре пространства увеличить вероятность правильного обнаружения целей и уменьшить вероятность ложных тревог за счет исключения взаимного влияния автоколебаний в дальномерных каналах.
Claims (1)
- Радиолокационная станция с положительной обратной связью, содержащая К каналов обработки сигналов по дальности, входы которых соединены с блоком приема сигналов через последовательное соединение аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора, а выходы подключены к сумматору, соединенному через цифроаналоговый преобразователь с блоком передачи сигналов, при этом каждый канал содержит линию задержки и фильтр, отличающаяся тем, что на входе каждого канала установлен коррелятор, соединенный с входом линии задержки, выход которой соединен с входом фильтра, а на выходе каждого канала установлен модулятор, вход которого соединен с выходом фильтра, выходы каждого фильтра дополнительно подсоединены к входам решающего устройства, выходы которого соединены со вторыми входами фильтров, и введено кодирующее устройство, выход которого подсоединен ко вторым входам модуляторов, а выходы, соответствующие задержанным копиям модулирующего сигнала, ко вторым входам корреляторов, причем в качестве фильтров использованы узкополосные фильтры с одинаковыми полосами пропускания и неповторяющимися частотами настройки, эквидистантно распределенными по рабочему частотному диапазону радиолокационной станции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130575/07A RU2559837C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Радиолокационная станция с положительной обратной связью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130575/07A RU2559837C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Радиолокационная станция с положительной обратной связью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2559837C1 true RU2559837C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014130575/07A RU2559837C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Радиолокационная станция с положительной обратной связью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559837C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5387918A (en) * | 1991-04-18 | 1995-02-07 | Endress & Hauser Gmbh & Co. | Method and an arrangement for measuring distances using the reflected beam principle |
RU94025062A (ru) * | 1994-07-04 | 1996-05-20 | С.В. Поршнев | Способ измерения уровня радиолокатором с двойной частотной модуляцией |
EP1312891A2 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc. | Movement-detecting altimeter |
US6731236B1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-05-04 | Honeywell International Inc. | Methods and apparatus for optimizing interferometric radar altimeter cross track accuracy |
WO2006061913A1 (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Transtron, Inc. | 距離及び速度の測定方法及び装置 |
RU58727U1 (ru) * | 2006-04-20 | 2006-11-27 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Радиолокационный измеритель расстояний |
RU113018U1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Радиолокационная станция с положительной обратной связью через цель |
RU2518373C1 (ru) * | 2012-11-27 | 2014-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Радиолокационный уровнемер |
-
2014
- 2014-07-22 RU RU2014130575/07A patent/RU2559837C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5387918A (en) * | 1991-04-18 | 1995-02-07 | Endress & Hauser Gmbh & Co. | Method and an arrangement for measuring distances using the reflected beam principle |
RU94025062A (ru) * | 1994-07-04 | 1996-05-20 | С.В. Поршнев | Способ измерения уровня радиолокатором с двойной частотной модуляцией |
EP1312891A2 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc. | Movement-detecting altimeter |
US6731236B1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-05-04 | Honeywell International Inc. | Methods and apparatus for optimizing interferometric radar altimeter cross track accuracy |
WO2006061913A1 (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Transtron, Inc. | 距離及び速度の測定方法及び装置 |
RU58727U1 (ru) * | 2006-04-20 | 2006-11-27 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Радиолокационный измеритель расстояний |
RU113018U1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Радиолокационная станция с положительной обратной связью через цель |
RU2518373C1 (ru) * | 2012-11-27 | 2014-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Радиолокационный уровнемер |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108603928B (zh) | 用于降低由雷达系统中的相位噪声引起的干扰的方法和系统 | |
ES2574518T3 (es) | Radar de baja probabilidad de interceptación | |
RU2661334C1 (ru) | Приёмо-передающий модуль радиотехнических сигналов | |
RU2337373C1 (ru) | Способ азимутального разрешения движущихся целей, способ функционирования обзорной импульсной радиолокационной станции в режиме азимутального разрешения движущихся целей и радиолокационная система для его осуществления | |
RU2495449C2 (ru) | Устройство формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки | |
KR101007216B1 (ko) | 장거리 탐지용 레이더 장치 | |
RU2444751C2 (ru) | Устройство компенсации активных помех | |
US20200018840A1 (en) | Radar system and method for operating a radar system | |
RU2559837C1 (ru) | Радиолокационная станция с положительной обратной связью | |
RU2631422C1 (ru) | Корреляционно-фазовый пеленгатор | |
RU2572083C1 (ru) | Способ и устройство (варианты) создания преднамеренных помех | |
RU149404U1 (ru) | Радиолокационная станция сопровождения с многочастотным зондирующим сигналом | |
JP6415118B2 (ja) | 干渉抑圧装置および干渉抑圧システム | |
RU2573780C1 (ru) | Радиоприемное устройство свч | |
JP2017138230A (ja) | 目標検出装置 | |
ITRM20130290A1 (it) | Radar coerente | |
RU2626623C1 (ru) | Многоканальный цифровой приемный модуль с оптическими каналами обмена информацией, управления и хронизации | |
RU2589036C1 (ru) | Радиолокатор с непрерывным шумовым сигналом и способ расширения диапазона измеряемых дальностей в радиолокаторе с непрерывным сигналом | |
RU161794U1 (ru) | Активная фазированная антенная решетка | |
US3806926A (en) | Method and means for jamming radio transmission | |
RU2707392C1 (ru) | Способ измерения потерь в обтекателе | |
JP6220138B2 (ja) | 積分装置 | |
RU2692417C2 (ru) | Аналого-цифровой приемный модуль активной фазированной антенной решетки | |
RU2609144C1 (ru) | Радиолокационная станция | |
RU2444026C1 (ru) | Радиолокационная станция судовой навигации |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200723 |