RU2626405C2 - Homodyne radar - Google Patents
Homodyne radar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626405C2 RU2626405C2 RU2015156441A RU2015156441A RU2626405C2 RU 2626405 C2 RU2626405 C2 RU 2626405C2 RU 2015156441 A RU2015156441 A RU 2015156441A RU 2015156441 A RU2015156441 A RU 2015156441A RU 2626405 C2 RU2626405 C2 RU 2626405C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- signal
- output
- amplifier
- circulator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/32—Shaping echo pulse signals; Deriving non-pulse signals from echo pulse signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинным радиолокаторам.The invention relates to the field of radar, and in particular to homodyne radar.
Известен гомодинный радиолокатор, содержащий генератор зондирующего сигнала, выход которого соединен через циркулятор с приемно-передающей антенной, смеситель, один вход которого соединен с приемно-передающей антенной, а второй - с выходом генератора зондирующего сигнала.Known homodyne radar containing a probe signal generator, the output of which is connected through a circulator to the transmit-receive antenna, a mixer, one input of which is connected to the transmit-receive antenna, and the second to the output of the probe signal.
Недостатком известного радиолокатора являются: чрезвычайно большой динамический диапазон выходных сигналов радиолокатора, при котором не будет работать аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); малое быстродействие, узкие функциональные возможности.A disadvantage of the known radar are: the extremely large dynamic range of the output signals of the radar, in which the analog-to-digital converter (ADC) will not work; low speed, narrow functionality.
С целью исключения указанных недостатков предложенный радиолокатор дополнительно содержит последовательно соединенные с выходом смесителя усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора функции временного окна, и усилитель с квадратичной амплитудно-частотной характеристикой, выход которого соединен с выходом радиолокатора.In order to eliminate these drawbacks, the proposed radar further comprises an amplifier, an amplitude modulator, the second input of which is connected to the output of the generator of the time window function, and an amplifier with a quadratic amplitude-frequency characteristic whose output is connected to the output of the radar.
Использование изобретения позволит уменьшить динамический диапазон выходных сигналов радиолокатора, сделать минимальной «слепую» зону радиолокатора, осуществить сжатие (на 2 и более порядков) полосы частот широкополосного зондирующего сигнала (ЗС) и тем самым упростить аналоговую и цифровую части структуры радиолокатора, минимизировать его стоимость.Using the invention will reduce the dynamic range of the output signals of the radar, minimize the "blind" zone of the radar, compress (2 or more orders of magnitude) the frequency band of the broadband sounding signal (ZS) and thereby simplify the analog and digital parts of the structure of the radar, minimize its cost.
Суть изобретения поясняется Фигурами 1-6.The essence of the invention is illustrated by Figures 1-6.
На Фиг. 1 изображена структурная схема гомодинного радиолокатора, где приняты следующие обозначения:In FIG. 1 shows a structural diagram of a homodyne radar, where the following notation:
1. Генератор зондирующего сигнала1. The probe signal generator
2. Циркулятор2. The circulator
3. Приемно-передающая антенна3. Transmitting antenna
4. Смеситель4. Mixer
5. Усилитель5. Amplifier
6. Амплитудный модулятор6. Amplitude modulator
7. Усилитель с квадратичной амплитудно-частотной характеристикой7. Amplifier with quadratic amplitude-frequency characteristic
8. Генератор функции временного окна8. Time window function generator
На Фигуре 2 представлен закон изменения частоты зондирующего и принятого сигналов.Figure 2 presents the law of change in the frequency of the probing and received signals.
На Фигуре 2 обозначено:In Figure 2 is indicated:
ƒ0 - несущая частота ЗС, ƒ - частота, t - время,ƒ 0 - carrier frequency of the AP, ƒ - frequency, t - time,
ƒб - частота биений, прямо пропорциональная дальности до объекта R,ƒ b - beat frequency, directly proportional to the distance to the object R,
ƒmin и ƒmax - минимальная и максимальная частота ЛЧМ зондирующего сигнала,ƒ min and ƒ max - the minimum and maximum frequency of the chirp of the probing signal,
ΔƒД - девиация частоты ЗС,Δƒ D is the frequency deviation of the ES,
tR - временная задержка отраженного сигнала, пропорциональная дальности до объекта R,t R - time delay of the reflected signal, proportional to the distance to the object R,
Tм - период модуляции ЗС.T m - period of modulation of ZS.
На Фигуре 3 представлен спектр сигнала биений без S1(f) и с учетом S2(f) частотной коррекции.The Figure 3 presents the spectrum of the beat signal without S 1 (f) and taking into account S 2 (f) frequency correction.
На Фигуре 4 представлен спектр сигнала биений S(f) и спектр сигнала биений, модулированный функцией временного окна Smod(f).Figure 4 shows the spectrum of the beat signal S (f) and the spectrum of the beat signal modulated by the time window function S mod (f).
На Фигуре 5 представлен спектр сигнала биений без S3(f) с учетом S1(f) преобразований.The Figure 5 presents the spectrum of the beat signal without S 3 (f) taking into account S 1 (f) transformations.
Гомодинный радиолокатор работает следующим образом.Homodyne radar operates as follows.
Выходной сигнал генератора ЗС 1 (Фиг. 1), частота которого с помощью частотного модулятора и генератора модулирующего сигнала управляется по закону непрерывной линейной частотной модуляции (ЛЧМ) (Фиг. 2), соединен со входом первого плеча циркулятора 2. С выхода второго плеча циркулятора 2 сигнал подается на приемно-передающую антенну 3 и излучается в пространство.The output signal of the generator ZS 1 (Fig. 1), the frequency of which is controlled by the law of continuous linear frequency modulation (LFM) using the frequency modulator and the modulating signal generator (Fig. 2), is connected to the input of the first arm of the
Отраженный от объекта сигнал принимается приемно-передающей антенной 3, с выхода которой через второе и третье плечи циркулятора 2 этот сигнал поступает на первый вход смесителя 4. Сигнал просачки генератора зондирующего сигнала 1 через первое и третье плечи циркулятора 2 поступает на второй вход смесителя 4. Смеситель 4 осуществляет перемножение входного отраженного от объекта сигнала с опорным сигналом генератора зондирующего сигнала 1 (сигналом просачки), прошедшего в обратном направлении с первого на третье плечо циркулятора 2.The signal reflected from the object is received by the transmitting and receiving
Учитывая низкий уровень сигналов, отраженных от объектов с малой величиной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) - Sэф, выходной сигнал смесителя 4 (сигнал биений) сначала усиливается в малошумящем усилителе 5 (усилителе с малой величиной коэффициента шума).Given the low level of signals reflected from objects with a small effective scattering surface (EPR) - S eff , the output signal of the mixer 4 (beat signal) is first amplified in a low-noise amplifier 5 (an amplifier with a small noise figure).
Для реализации частотного эспандирования и уменьшения динамического диапазона сигнала биений в гомодинном радиолокаторе используется зависимость интенсивности принятых сигналов от дальности (пропорциональной частоте биений), путем применения нелинейной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя 7. Наиболее просто реализуется квадратичная (по амплитуде) частотная характеристика. Поэтому применение усилителя сигнала биений 7 с квадратичной АЧХ выравнивает мощность сигналов, принятых от объектов, расположенных на различных дальностях и имеющих одинаковую величину Sэф. При этом динамический диапазон всех сигналов сужается до динамического диапазона наблюдаемой сцены (Фиг. 3).To implement the frequency expansion and decrease the dynamic range of the beat signal in a homodyne radar, the dependence of the received signal intensity on the distance (proportional to the beat frequency) is used by applying the nonlinear amplitude-frequency characteristic (AFC) of
Однако кроме отмеченного положительного эффекта сужения динамического диапазона возникает проблема возрастания уровня боковых лепестков функции неопределенности ЛЧМ зондирующего сигнала. Это возрастание создает существенные помехи на радиолокационном изображении сцены - пространственную засветку экрана по дальности, следующую за сигналом, который соответствует отражению от объекта.However, in addition to the noted positive effect of narrowing the dynamic range, a problem arises of increasing the level of the side lobes of the uncertainty function of the chirp of the probing signal. This increase creates significant interference in the radar image of the scene - the spatial illumination of the screen in range, following the signal that corresponds to the reflection from the object.
Для устранения этого эффекта, а также паразитной амплитудной модуляции генератора зондирующего сигнала в гомодинном радиолокаторе применяется амплитудный модулятор 6, в котором сигнал биений (Фиг. 4) модулируется по амплитуде функцией «временного окна» в виде функции: .To eliminate this effect, as well as parasitic amplitude modulation of the probe signal generator in the homodyne radar, an
Несложно показать, что в этом случае огибающая спектра сигнала биений на выходе амплитудного модулятора 6 будет иметь вид функции:It is easy to show that in this case the envelope of the spectrum of the beat signal at the output of the
, ,
где: ωб - частота биений,where: ω b - beat frequency,
S(ω) - спектральная плотность сигнала биений.S (ω) is the spectral density of the beat signal.
В отличие от функции , огибающая спектра сигнала биений, модулированная функцией «временного окна» Smod(ω), на выходе усилителя с квадратичной АЧХ 7 (Фиг. 4) имеет более широкий основной лепесток и боковые лепестки, которые спадают обратно пропорционально третьей степени частоты.Unlike function , the envelope of the spectrum of the beat signal, modulated by the “time window” function S mod (ω), at the output of the amplifier with a quadratic frequency response 7 (Fig. 4) has a wider main lobe and side lobes that fall inversely with the third power of the frequency.
Таким образом, умножение сигнала в амплитудном модуляторе 6 на функцию окна приводит к компенсации сомножителя , и, следовательно, спектр огибающей сигнала биений будет иметь вид функции:Thus, the multiplication of the signal in the
В результате в гомодинном радиолокаторе не будет наблюдаться нежелательного роста уровня боковых лепестков функции неопределенности ЛЧМ сигнала (Фиг. 5).As a result, an undesired increase in the level of the side lobes of the uncertainty function of the LFM signal will not be observed in the homodyne radar (Fig. 5).
Таким образом, технический результат от использования предложенного технического решения заключается в упрощении радиолокатора, повышении его функциональных возможностей и снижении стоимости.Thus, the technical result from the use of the proposed technical solution is to simplify the radar, increase its functionality and reduce cost.
Изобретательский уровень предложенного технического решения подтверждается отличительной частью формулы изобретения.The inventive step of the proposed technical solution is confirmed by the distinctive part of the claims.
ЛитератураLiterature
1. Приемно-передающее устройство гомодинного радиолокатора. Кошуринов Е.И. Патент РФ №2189055 от 20.01.2000, МПК G01S 13/08, прототип.1. Transceiver homodyne radar. Koshurinov E.I. RF patent №2189055 from 01.20.2000, IPC G01S 13/08, prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156441A RU2626405C2 (en) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | Homodyne radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156441A RU2626405C2 (en) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | Homodyne radar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015156441A RU2015156441A (en) | 2017-07-03 |
RU2626405C2 true RU2626405C2 (en) | 2017-07-27 |
Family
ID=59309475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156441A RU2626405C2 (en) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | Homodyne radar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626405C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186880U1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрорадар" (ООО "Микрорадар") | RADAR |
RU2689397C1 (en) * | 2018-08-03 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Interferometric homodyne radar |
RU2699766C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Radar station for monitoring of ice conditions |
RU2700654C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Homodyne radar with multichannel transceiving path |
RU2702190C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Эковэйв Инжиниринг" | Homodyne radar with antenna pattern scanning |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0185585A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-25 | Lmt Radio Professionnelle | Low-frequency noise suppression device for a transmission system, especially for l/f noise in a homodyne radar receiver |
DE19610850C1 (en) * | 1996-03-19 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Monostatic homodyne radar system for vehicle radar and radar sensor, e.g. for level measurement |
RU2189055C2 (en) * | 2000-01-20 | 2002-09-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Transceiver of homodyne radar |
WO2002097468A2 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | Lockheed Martin Corporation | Transmit phase removal in fm homodyne radars |
FR2851381A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-20 | Thales Sa | Low-noise amplifier for homodyne radar receiver in vehicle, has N non-inverting operational amplifiers with output and input of amplifier connected to outputs and positive inputs of operational amplifiers, respectively |
RU2241310C2 (en) * | 1999-01-27 | 2004-11-27 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Homodyne receiver |
RU2255352C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications) |
-
2015
- 2015-12-28 RU RU2015156441A patent/RU2626405C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0185585A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-25 | Lmt Radio Professionnelle | Low-frequency noise suppression device for a transmission system, especially for l/f noise in a homodyne radar receiver |
DE19610850C1 (en) * | 1996-03-19 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Monostatic homodyne radar system for vehicle radar and radar sensor, e.g. for level measurement |
RU2241310C2 (en) * | 1999-01-27 | 2004-11-27 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Homodyne receiver |
RU2189055C2 (en) * | 2000-01-20 | 2002-09-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Transceiver of homodyne radar |
WO2002097468A2 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | Lockheed Martin Corporation | Transmit phase removal in fm homodyne radars |
FR2851381A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-20 | Thales Sa | Low-noise amplifier for homodyne radar receiver in vehicle, has N non-inverting operational amplifiers with output and input of amplifier connected to outputs and positive inputs of operational amplifiers, respectively |
RU2255352C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186880U1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрорадар" (ООО "Микрорадар") | RADAR |
RU2702190C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Эковэйв Инжиниринг" | Homodyne radar with antenna pattern scanning |
RU2689397C1 (en) * | 2018-08-03 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Interferometric homodyne radar |
RU2699766C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Radar station for monitoring of ice conditions |
RU2700654C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Homodyne radar with multichannel transceiving path |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015156441A (en) | 2017-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2626405C2 (en) | Homodyne radar | |
US10663559B2 (en) | Radar transceiver with phase noise cancellation | |
US8994586B1 (en) | Apparatus and method for detecting target in near field | |
KR101239166B1 (en) | Frequency modulated continuous wave proximity sensor | |
RU2412450C2 (en) | Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end | |
Mencia-Oliva et al. | Low-cost CW-LFM radar sensor at 100 GHz | |
CN101788671B (en) | Multicycle modulation method applied to laser ranging device using chirp amplitude modulation based on heterodyne detection | |
RU2615996C1 (en) | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array | |
US20210286049A1 (en) | Noise measurement in a radar system | |
US20210003689A1 (en) | Radar device | |
JP2013088273A (en) | Fmcw radar device | |
US20200150250A1 (en) | Multi-tone continuous wave detection and ranging | |
US20230236285A1 (en) | A radar system having a photonics-based signal generator | |
Lin et al. | A digital leakage cancellation scheme for monostatic FMCW radar | |
RU2611601C1 (en) | Doppler method for measuring ground speed | |
RU2689397C1 (en) | Interferometric homodyne radar | |
RU2002119904A (en) | Method and system for radar measurement of speeds and coordinates of objects (options) | |
RU2700654C1 (en) | Homodyne radar with multichannel transceiving path | |
RU2669016C2 (en) | Doppler ground velocity meter | |
RU2584976C1 (en) | Method of measuring range | |
RU2702190C1 (en) | Homodyne radar with antenna pattern scanning | |
WO2014049450A1 (en) | Frequency modulated continuous waveform (fmcw) radar | |
Parajuli et al. | Interference-Resistant Photonically Generated Orthogonal Pair Multi-Chirp-LFM Waveform | |
RU2669189C1 (en) | Method of active nonlinear phase radio range finding | |
RU165382U1 (en) | RADIO SYSTEM TRANSMITTING MODULE |