RU2714510C1 - Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse - Google Patents

Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse Download PDF

Info

Publication number
RU2714510C1
RU2714510C1 RU2019121277A RU2019121277A RU2714510C1 RU 2714510 C1 RU2714510 C1 RU 2714510C1 RU 2019121277 A RU2019121277 A RU 2019121277A RU 2019121277 A RU2019121277 A RU 2019121277A RU 2714510 C1 RU2714510 C1 RU 2714510C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
pulse
noise
intermediate frequency
signal
Prior art date
Application number
RU2019121277A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Козлов
Анатолий Львович Кунилов
Мария Михайловна Ивойлова
Артем Васильевич Белинский
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2019121277A priority Critical patent/RU2714510C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714510C1 publication Critical patent/RU2714510C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/12Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the pulse-recurrence frequency is varied to provide a desired time relationship between the transmission of a pulse and the receipt of the echo of a preceding pulse
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/22Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using irregular pulse repetition frequency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/22Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using irregular pulse repetition frequency
    • G01S13/227Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using irregular pulse repetition frequency with repetitive trains of uniform pulse sequences, each sequence having a different pulse repetition frequency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/24Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using frequency agility of carrier wave
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/30Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using more than one pulse per radar period
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/70Radar-tracking systems; Analogous systems for range tracking only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

Abstract

FIELD: radar ranging.SUBSTANCE: invention relates to the field of radar engineering and can be used in the construction of onboard pulsed incoherent radio altimeters. Method of radar ranging consists in generation of emitted signal by direct heterodyning down to intermediate frequency of input intrinsic noise of receiving device, amplification, its subsequent narrow-band filtering at intermediate frequency with a frequency-selective device to obtain quasi-harmonic noise of intermediate frequency, return heterodyne up noise from intermediate frequency to carrier, amplification, limiting amplitude from above, its amplitude-pulse manipulation, amplification to required level of emitted pulse power and subsequent radiation, wherein filtration of reflected signal, amplification and detection is carried out at intermediate frequency.EFFECT: wider range of measured ranges, low power consumption, low level of spurious signals and noise pick-up in power and control circuits.5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении бортовых импульсных некогерентных радиовысотомеров с изменением несущей частоты от импульса к импульсу.The invention relates to the field of radar technology and can be used to build on-board pulsed incoherent radio altimeters with a change in the carrier frequency from pulse to pulse.

Известен способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу [Справочник по радиолокации Том 1 / под ред. М. Сколника. - М.: «Сов., радио», 1976. - С. 8], заключающийся в использовании одновременно перестраиваемых по частоте передатчика и приемника, выбранный за аналог.A known method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse [Reference radar Volume 1 / ed. M. Skolnik. - M.: “Sov., Radio”, 1976. - P. 8], which consists in the use of a transmitter and a receiver simultaneously tunable in frequency, chosen as an analogue.

Реализация способа-аналога заключается в следующем.The implementation of the analogue method is as follows.

В передатчике с перестройкой частоты формируются излучаемые радиоимпульсы несущей частоты, которые излучаются в направлении цели. Отраженные сигналы принимаются приемником, в котором частота настройки изменяется с помощью перестраиваемого по частоте гетеродина. Частоты передатчика и гетеродина приемника перестраиваются таким образом, чтобы разностная частота всегда имела постоянное значение, равное промежуточной частоте приемника, при этом фильтрация отраженных сигналов обеспечивается на промежуточной частоте частотно-избирательным устройством (ЧИУ).In a frequency-tuned transmitter, emitted radio pulses of a carrier frequency are generated, which are emitted in the direction of the target. The reflected signals are received by the receiver, in which the tuning frequency is changed using a frequency-tunable local oscillator. The frequencies of the transmitter and the receiver local oscillator are tuned so that the difference frequency always has a constant value equal to the intermediate frequency of the receiver, while filtering the reflected signals is provided at the intermediate frequency by a frequency-selective device (CIU).

Недостатками способа-аналога являются:The disadvantages of the analogue method are:

- сложность сопряжения частот передатчика и гетеродина приемника при их перестройке в рабочем диапазоне частот;- the complexity of coupling the frequencies of the transmitter and the local oscillator of the receiver when they are tuned in the operating frequency range;

- необходимость обеспечения долговременной стабильности частотных параметров задающего генератора передатчика, гетеродина и ЧИУ при эксплуатации прибора.- the need to ensure long-term stability of the frequency parameters of the master oscillator of the transmitter, local oscillator and CIU during operation of the device.

Известен способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу [Радиоприемные устройства / под ред. В.И. Сифорова. - М.: «Сов. радио», 1974. - С. 504], заключающийся в использовании системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) гетеродина приемника, обеспечивающей сопряжение несущей частоты передатчика с частотой настройки приемника, выбранный за аналог.A known method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse [Radio receivers / ed. IN AND. Siforova. - M .: “Owls. radio ”, 1974. - P. 504], which consists in using a system of automatic frequency control (AFC) of the local oscillator of the receiver, which provides the coupling of the carrier frequency of the transmitter with the tuning frequency of the receiver, selected for the analogue.

Реализация данного способа - аналога заключается в следующем.The implementation of this method is an analogue is as follows.

В передатчике формируются радиоимпульсы несущей частоты, которые излучаются в направлении цели. Часть мощности сигнала передатчика поступает в систему АПЧ гетеродина приемника и за время, равное длительности излучаемого радиоимпульса, система АПЧ подстраивает частоту гетеродина приемника, при этом частота дискриминатора системы АПЧ равна центральной частоте ЧИУ, совпадающей с промежуточной частотой приемника.Carrier frequency pulses are generated in the transmitter and emitted in the direction of the target. Part of the power of the transmitter signal is fed to the AFC system of the receiver local oscillator and for a time equal to the duration of the emitted radio pulse, the AFC system adjusts the frequency of the local oscillator of the receiver, while the frequency of the discriminator of the AFC system is equal to the center frequency of the frequency converter matching the intermediate frequency of the receiver.

Отраженный от цели сигнал поступает в приемник, частота настройки которого с помощью системы АПЧ гетеродина во время излучения радиоимпульса подстроена под несущую частоту передатчика.The signal reflected from the target enters the receiver, the tuning frequency of which, with the help of the AFC system of the local oscillator, is tuned to the carrier frequency of the transmitter during the radiation of the radio pulse.

Недостатками способа-аналога являются:The disadvantages of the analogue method are:

- необходимость обеспечения стабильности частотных характеристик дискриминатора системы АПЧ гетеродина и амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя промежуточной частоты приемника;- the need to ensure the stability of the frequency characteristics of the discriminator of the AFC system of the local oscillator and the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the intermediate frequency amplifier of the receiver;

- наличие остаточной расстройки в системе АПЧ гетеродина;- the presence of residual mismatch in the AFC system of the local oscillator;

- наличие ограничений на длительность излучаемых радиоимпульсов при перестройке их несущей частоты ввиду инерционности системы АПЧ гетеродина.- the presence of restrictions on the duration of the emitted radio pulses during the tuning of their carrier frequency due to the inertia of the AFC system of the local oscillator.

Известен способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу [Патент №2628526 РФ, МПК G01S 13/24 (2006/01). Способ радиолокации с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу / Катин С.В., Кашин А.В., Козлов В.А., Кунилов А.Л.; заявители и патентообладатели Госкорпорация «Росатом», ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова». - №2016149715; заявлено 16.12.2016; опубликовано 18.08.2017, Бюл. №23], заключающийся в получении сигнала несущей частоты методом прямого гетеродинирования радиоимпульсов фиксированной частоты вверх по частоте на величину частоты гетеродинного сигнала и приеме отраженного сигнала методом возвратного гетеродинирования сдвигом его вниз по частоте с последующей фильтрацией отраженного сигнала на частоте радиоимпульсов фиксированной частоты частотно-избирательным устройством (ЧИУ), при этом перестройку несущей частоты осуществляют изменением частоты гетеродинного сигнала. При прямом гетеродинировании в качестве радиоимпульсов фиксированной частоты используют отклик ЧИУ на сверхкороткое импульсное воздействие, а после возвратного гетеродинирования фильтрацию отраженного сигнала производят этим же ЧИУ, причем прямое и возвратное гетеродинирование осуществляют одним и тем же устройством. Данный способ выбран за прототип.A known method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse [Patent No. 2628526 of the Russian Federation, IPC G01S 13/24 (2006/01). The method of radar with the adjustment of the carrier frequency from pulse to pulse / Katin S.V., Kashin A.V., Kozlov V.A., Kunilov A.L .; Applicants and patent holders Rosatom State Corporation, Federal State Unitary Enterprise Federal Scientific Research Center for Scientific Research Yu.E. Sedakova. " - No. 2016149715; stated on 12/16/2016; published August 18, 2017, Byul. No. 23], which consists in obtaining a carrier frequency signal by direct heterodyning of fixed frequency pulses up to frequency by the frequency of the local oscillating signal and receiving the reflected signal by the method of return heterodyne by shifting it down in frequency, followed by filtering the reflected signal at a frequency of fixed pulses by a frequency-selective device (CIU), while the tuning of the carrier frequency is carried out by changing the frequency of the local oscillator signal. For direct heterodyning, the response of the CIU to an ultrashort pulse effect is used as fixed frequency pulses, and after the return heterodyning, the reflected signal is filtered by the same CIU, the direct and return heterodyning being carried out by the same device. This method is selected for the prototype.

Реализация способа - прототипа заключается в следующем.The implementation of the prototype method is as follows.

Радиоимпульсный сигнал несущей частоты ƒ0 формируется смесителем 3 (фиг. 1) методом прямого гетеродинирования вверх по частоте из отклика узкополосного ЧИУ 2 (фиг. 1) на сверхкороткий импульс δ(t) (фиг. 2а) источника сверхкоротких импульсов 1 (фиг. 1), имеющий вид радиоимпульса g(t) (фиг. 2б), длительность которого определяется полосой пропускания ΔƒЧИУ АЧХ этого ЧИУ, и гетеродинного сигнала UИПЧ(t) (фиг. 2в) источника непрерывного сигнала с перестройкой частоты 7 (фиг. 1). Полученный радиоимпульсный сигнал несущей частоты U0(t) (фиг. 2г) с помощью переключателя «Передача-Прием» 4 (фиг. 1), находящегося в положении «Передача», направляется в усилитель мощности 5 (фиг. 1) и далее через антенну излучается в направлении цели.The radio pulse signal of the carrier frequency ƒ 0 is generated by the mixer 3 (Fig. 1) by direct up-frequency heterodyning from the response of the narrow-band CIU 2 (Fig. 1) to an ultrashort pulse δ (t) (Fig. 2a) of an ultrashort pulse source 1 (Fig. 1) ), having the form of a radio pulse g (t) (Fig. 2b), the duration of which is determined by the passband Δƒ CIU AFC of this CIU, and the heterodyne signal U of the IF (t) (Fig. 2c) of the continuous signal source with frequency tuning 7 (Fig. 1 ) The received radio pulse signal of the carrier frequency U 0 (t) (Fig. 2d) using the "Transmit-Reception" switch 4 (Fig. 1), located in the "Transmission" position, is sent to the power amplifier 5 (Fig. 1) and then through the antenna radiates towards the target.

Отраженный от цели сигнал в виде радиоимпульса UОТР(t) (фиг. 2д) через малошумящий усилитель 6 (фиг. 1) и переключатель 4 (фиг. 1), находящийся в положении «Прием», направляется в смеситель 3 (фиг. 1), на который поступает гетеродинный сигнал UИПЧ(t) (фиг. 2в) с источника непрерывного сигнала с перестройкой частоты 7 (фиг. 1), частота которого после формирования радиоимпульса несущей частоты не изменяется до начала следующего такта. Далее радиоимпульс промежуточной частоты UПЧ(t) (фиг. 2е) проходит через ЧИУ 2 (фиг. 1), АЧХ которого по полосе пропускания K(ƒ) согласована со спектром S0(ƒ) излучаемого радиоимпульса. В следующем такте частота источника непрерывного сигнала с перестройкой частоты 7 (фиг. 1) изменяется и передатчик излучает, а приемник принимает радиоимпульс с другой несущей частотой.The signal reflected from the target in the form of a radio pulse U OTP (t) (Fig. 2e) through a low-noise amplifier 6 (Fig. 1) and a switch 4 (Fig. 1) located in the "Receive" position is sent to the mixer 3 (Fig. 1 ), to which the heterodyne signal U of the IFR (t) (Fig. 2c) is supplied from a source of a continuous signal with frequency tuning 7 (Fig. 1), the frequency of which does not change after the formation of the carrier pulse of the carrier frequency until the start of the next clock cycle. Next, the intermediate frequency U frequency pulse U of the inverter (t) (Fig. 2f) passes through the PLL 2 (Fig. 1), whose frequency response in the passband K (ƒ) is consistent with the spectrum S 0 (() of the emitted radio pulse. In the next clock cycle, the frequency of the continuous signal source with frequency tuning 7 (Fig. 1) changes and the transmitter emits, and the receiver receives a radio pulse with a different carrier frequency.

Недостатками способа-прототипа являются:The disadvantages of the prototype method are:

- необходимость применения источника сверхкоротких видеоимпульсов;- the need to use a source of ultrashort video pulses;

- отсутствие возможности управления длительностью радиоимпульса, формируемого в ЧИУ;- the inability to control the duration of the radio pulse generated in the CIU;

- жесткие требования к форме АЧХ ЧИУ;- stringent requirements for the shape of the frequency response of the CIU;

- отсутствие возможности оптимизации режима преобразования радиоимпульсного сигнала с промежуточной частоты на несущую (излучаемую) частоту и с несущей (принимаемой) частоты на промежуточную частоту методом прямого и возвратного гетеродинирования при использовании одного и того же устройства.- the inability to optimize the conversion of the radio pulse signal from an intermediate frequency to a carrier (emitted) frequency and from a carrier (received) frequency to an intermediate frequency by direct and return heterodyning using the same device.

Первый недостаток обусловлен технической сложностью создания источника видеоимпульсного сигнала со сверхкоротким фронтом (τФ ~ 10…100 пс).The first drawback is due to the technical complexity of creating a source of a video pulse signal with an ultrashort front (τ Ф ~ 10 ... 100 ps).

Второй недостаток связан с зависимостью длительности радиоимпульсного отклика ЧИУ на импульсное воздействие τРИ от полосы пропускания ЧИУ Δƒ как τРИ ≈ 1/Δƒ, где Δƒ - полоса пропускания ЧИУ, т.е. увеличение длительности радиоимпульса возможно только при уменьшении полосы пропускания ЧИУ, что технически не всегда реализуемо [Астайкин А.И. Излучение и прием сверхкоротких импульсов: Монография. - Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2008. С. 305-309.]. Это приводит к ограничению диапазона измеряемых дальностей.The second drawback is related to the dependence of the duration of the CIU radio pulse response to the pulse effect of τ RI on the pass band of the CIU Δƒ as τ RI ≈ 1 / Δƒ, where Δƒ is the pass band of the CIU, i.e. an increase in the duration of the radio pulse is possible only with a decrease in the bandwidth of the CIU, which is technically not always feasible [Astaykin A.I. Radiation and reception of ultrashort pulses: Monograph. - Sarov: FSUE RFNC-VNIIEF, 2008. P. 305-309.]. This limits the range of measured ranges.

Третий недостаток обусловлен зависимостью огибающей радиоимпульса от формы АЧХ ЧИУ, при которой возможно появление в осциллограмме формируемого радиоимпульса «хвостов» и «предвестников» [Там же].The third drawback is due to the dependence of the envelope of the radio pulse on the shape of the frequency response of the CIU, in which “tails” and “precursors” may appear in the oscillogram of the generated radio pulse [Ibid.].

Четвертый недостаток связан с необходимостью использования для прямого и возвратного гетеродинирования преобразующего устройства взаимного типа на основе диодного смесителя, режим работы которого при приеме отраженных радиоимпульсов (режим работы приемного смесителя) должен обеспечивать минимальный уровень вносимого шума, а при формировании излучаемых сигналов (режим работы смесителя сдвига) - максимальный коэффициент преобразования, что технически реализовать на одном устройстве достаточно сложно. Таким образом, неоптимальность прямого и возвратного гетеродинирования с помощью одного и того же устройства приводит к необходимости введения дополнительных каскадов в усилителе мощности, что ухудшает массогабаритные характеристики и снижает общий КПД приемопередающего устройства.The fourth disadvantage is related to the need to use a reciprocal type reciprocal device for direct and return heterodyning based on a diode mixer, the mode of operation of which when receiving reflected radio pulses (operating mode of the receiving mixer) should provide a minimum level of introduced noise, and when generating emitted signals (operating mode of the shift mixer ) is the maximum conversion coefficient, which is technically difficult to implement on a single device. Thus, the non-optimality of direct and return heterodyning using the same device leads to the need to introduce additional stages in the power amplifier, which affects the overall dimensions and reduces the overall efficiency of the transceiver device.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются расширение диапазона измеряемых дальностей (за счет расширения диапазона длительностей излучаемых радиоимпульсов), снижение энергопотребления, снижение уровня паразитных сигналов и наводок по цепям питания и управления.The technical result of the present invention is to expand the range of measured ranges (by expanding the range of durations of emitted radio pulses), reducing power consumption, reducing the level of spurious signals and interference in the power and control circuits.

Технический результат достигается тем, что в способе радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу, заключающемся в формировании излучаемого сигнала и фильтрации отраженного сигнала одним частотно-избирательным устройством с применением метода прямого и возвратного гетеродинирования с изменением несущей частоты перестройкой частоты гетеродинного сигнала и детектировании отраженного сигнала на промежуточной частоте, излучаемый сигнал получают прямым гетеродинированием вниз на промежуточную частоту входного собственного шума приемного устройства, усилением, его последующей узкополосной фильтрацией на промежуточной частоте частотно-избирательным устройством с получением квазигармонического шума промежуточной частоты, возвратным гетеродинированием вверх квазигармонического шума с промежуточной частоты на несущую частоту, усилением, ограничением амплитуды сверху этого шума, его амплитудно-импульсной манипуляцией, усилением до требуемого уровня излучаемой импульсной мощности с последующим излучением передающей антенной.The technical result is achieved by the fact that in the method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse, which consists in the formation of the emitted signal and filtering the reflected signal by one frequency-selective device using the direct and return heterodyning method with changing the carrier frequency by tuning the frequency of the heterodyne signal and detecting the reflected signal at an intermediate frequency, the emitted signal is obtained by direct heterodyning down to the intermediate frequency of the input the noise of the receiving device, by amplification, its subsequent narrow-band filtering at an intermediate frequency by a frequency selective device to obtain quasiharmonic noise of an intermediate frequency, by returning up-quasi-harmonic noise from an intermediate frequency to a carrier frequency, by amplification, by limiting the amplitude above this noise, and its amplitude-pulse manipulation , amplification to the required level of radiated impulse power, followed by radiation from the transmitting antenna.

Кроме того, на время формирования излучаемого сигнала приемное устройство вводят в режим повышенного значения коэффициента шума.In addition, at the time of formation of the emitted signal, the receiving device is introduced into the mode of increased values of the noise figure.

Кроме того, прямым гетеродинированием входного собственного шума приемного устройства вниз на промежуточную частоту обеспечивают минимальный коэффициент шума, а возвратным гетеродинированием квазигармонического шума с промежуточной частоты вверх на несущую частоту обеспечивают максимальный коэффициент преобразования.In addition, by direct heterodyning the input intrinsic noise of the receiving device down to the intermediate frequency, a minimum noise figure is provided, and by returning heterodyning of quasi-harmonic noise from the intermediate frequency up to the carrier frequency, the maximum conversion coefficient is provided.

Кроме того, порог ограничения амплитуды сверху квазигармонического шума несущей частоты выбирают по заданному отношению среднего количества радиоимпульсов с полным энергетическим наполнением к общему количеству радиоимпульсов в излучаемой последовательности из соотношенияIn addition, the threshold limit of the amplitude above the quasi-harmonic noise of the carrier frequency is selected according to a given ratio of the average number of radio pulses with full energy content to the total number of radio pulses in the emitted sequence from the relation

Figure 00000001
где
Figure 00000001
Where

U0 - порог ограничения амплитуды квазигармонического шума,U 0 is the threshold for limiting the amplitude of quasi-harmonic noise,

σ - эффективное значение квазигармонического шума,σ is the effective value of quasi-harmonic noise,

N - отношение среднего количества радиоимпульсов с полным энергетическим наполнением к общему количеству радиоимпульсов в излучаемой последовательности.N is the ratio of the average number of radio pulses with full energy content to the total number of radio pulses in the emitted sequence.

Кроме того, длительность излучаемого радиоимпульса устанавливают независимо от величины полосы пропускания частотно-избирательного устройства.In addition, the duration of the emitted radio pulse is set regardless of the bandwidth of the frequency selective device.

Способ-прототип радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу поясняют фигура 1 и фигура 2.The prototype method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse is illustrated in figure 1 and figure 2.

На фигуре 1 приведена функциональная схема, поясняющая способ-прототип радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу. На ней показаны: 1 - источник сверхкоротких импульсов (ИСКИ); 2 - частотно-избирательное устройство промежуточной частоты (ЧИУ); 3 - смеситель (СМ), осуществляющий прямое и возвратное гетеродинирование; 4 - переключатель «Передача-Прием» (Перекл); 5 - усилитель мощности (УМ); 6 - малошумящий усилитель (МШУ); 7 - источник непрерывного сигнала с перестройкой частоты (ИНС).The figure 1 shows a functional diagram explaining the prototype method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse. It shows: 1 - the source of ultrashort pulses (ISKI); 2 - frequency-selective device of intermediate frequency (CIU); 3 - mixer (SM), performing direct and return heterodyning; 4 - switch "Transmission-Reception" (Switch); 5 - power amplifier (PA); 6 - low noise amplifier (LNA); 7 - a source of a continuous signal with frequency tuning (ANN).

На фигуре 2 приведены эпюры напряжения сигналов, поясняющие способ-прототип радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу, где:The figure 2 shows the plot of the voltage of the signals explaining the prototype method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse, where:

а - сверхкороткие импульсы δ(t);a - ultrashort pulses δ (t);

б - радиоимпульсы - отклики ЧИУ на воздействие сверхкоротких импульсов g(t);b - radio pulses - responses of the PMI to the influence of ultrashort pulses g (t);

в - перестраиваемый по частоте гетеродинный сигнал UИПЧ(t);in - frequency-tunable heterodyne signal U IFP (t);

г - радиоимпульсные сигналы несущей частоты U0(t), полученные методом прямого гетеродинирования из откликов δ(t) и сигнала UИПЧ(t);g - radio pulse signals of a carrier frequency U 0 (t) obtained by direct heterodyning from the responses δ (t) and the U signal of the IFP (t);

д - отраженные сигналы несущей частоты UОТР(t);d - reflected signals of the carrier frequency U OTP (t);

е - сигналы промежуточной частоты UПЧ(t), полученные методом возвратного гетеродинирования из отраженных сигналов UОТР(t) и сигнала UИПЧ(t).e - intermediate frequency signals U IF (t) obtained by the method of return heterodyning from the reflected signals U OTP (t) and the signal U IFR (t).

Предлагаемый способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу поясняют фигура 3 и фигура 4.The proposed method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse is illustrated in figure 3 and figure 4.

На фигуре 3 приведена функциональная схема, поясняющая предлагаемый способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу. На ней показаны: 8 - отключатель приемника (ОП); 9 - входной усилитель приемника (ВУП) с управляемым коэффициентом шума; 10 - смеситель (СМ); 11 - перестраиваемый по частоте гетеродин (Гет); 12 - предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ); 13 - ЧИУ в виде полосно-пропускающего фильтра промежуточной частоты (ППФ); 14 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 15 - первый направленный ответвитель (HO1); 16 - первый амплитудный детектор (АД1); 17 - смеситель сдвига (CMC); 18 - усилитель-ограничитель (УО); 19 - амплитудно-импульсный манипулятор (АИМ); 20 - второй направленный ответвитель (НО2); 21 - выходной усилитель мощности (ВУМ); 22 - второй амплитудный детектор (АД2), 23 - квантователь (КB).The figure 3 shows a functional diagram explaining the proposed method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse. It shows: 8 - receiver switch (OP); 9 - input amplifier of the receiver (OPS) with a controlled noise figure; 10 - mixer (SM); 11 - frequency-tunable local oscillator (Get); 12 - a preliminary amplifier of an intermediate frequency (PCB); 13 - CIU in the form of a band-pass filter of intermediate frequency (PPF); 14 - intermediate frequency amplifier (UPCH); 15 - first directional coupler (HO1); 16 - the first amplitude detector (AD1); 17 - shear mixer (CMC); 18 - amplifier-limiter (UO); 19 - amplitude-pulse manipulator (AIM); 20 - second directional coupler (HO2); 21 - output power amplifier (VUM); 22 - second amplitude detector (AD2), 23 - quantizer (KB).

На фигуре 4 приведены эпюры напряжения сигналов, поясняющие предлагаемый способ радиолокации с изменение несущей частоты от импульса к импульсу, где:The figure 4 shows the plot voltage signals explaining the proposed method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse, where:

а - широкополосный шум входных каскадов приемного устройства u(t) при излучении (1) и приеме (2);a - broadband noise of the input stages of the receiving device u (t) during radiation (1) and reception (2);

б - квазигармонический шум промежуточной частоты на выходе ЧИУ s(t), полученный прямым гетеродинированием широкополосного шума входных каскадов приемного устройства;b - quasi-harmonic noise of an intermediate frequency at the output of the CIU s (t) obtained by direct heterodyning of the broadband noise of the input stages of the receiving device;

в - перестраиваемый по частоте непрерывный гетеродинный сигнал UГЕТ(t);в - frequency tunable continuous heterodyne signal U ГЕТ (t);

г - квазигармонический шум несущей частоты U0(t), полученный методом возвратного гетеродинирования из сигнала s(t) и сигнала UГЕТ(t);d - quasi-harmonic noise of the carrier frequency U 0 (t) obtained by the method of return heterodyning from signal s (t) and signal U ГЕТ (t);

д - ограниченный квазигармонический шум несущей частоты UОГР(t);d - limited quasi-harmonic noise of the carrier frequency U OGR (t);

е - излучаемый радиоимпульсный квазигармонический сигнал UРИ(t);e - emitted radio pulse quasiharmonic signal U RI (t);

ж - отраженный радиоимпульсный сигнал UОТР(t);g - reflected radio pulse signal U OTP (t);

з - отраженный сигнал промежуточной частоты UПЧ(t);C is the reflected signal of the intermediate frequency U IF (t);

и - огибающая отраженного сигнала UОГ(t).and - envelope of the reflected signal U ОГ (t).

Способ получения излучаемого сигнала состоит в следующем.A method of obtaining a radiated signal is as follows.

При отключенном с помощью отключателя приемника 8 (фиг. 3) входе приемного устройства собственные шумы входного усилителя приемника 9 (фиг. 3) u(t) (фиг. 4а) максимального уровня путем прямого гетеродинирования с помощью смесителя 10 (фиг. 3) и непрерывного гетеродинного сигнала UГЕТ(t) (фиг. 4в) с выхода гетеродина 11 (фиг. 3) опускают на промежуточную частоту и после усиления в предварительном усилителе промежуточной частоты 12 (фиг. 3), узкополосной фильтрации в ППФ 13 (фиг. 3) и усиления в усилителе промежуточной частоты 14 (фиг. 3) преобразуют в квазигармонический шум промежуточной частоты s(t) (фиг. 4б). Далее возвратным гетеродинированием вверх квазигармонического шума с промежуточной частоты на несущую частоту с помощью смесителя сдвига 17 (фиг. 3) и непрерывного сигнала UГЕТ(t) (фиг. 4в) с выхода гетеродина 11 (фиг. 3) квазигармонический шум несущей частоты усиливают и ограничивают по амплитуде сверху в усилителе - ограничителе 18 (фиг. 3) и из полученного сигнала в виде ограниченного по амплитуде сверху квазигармонического шума несущей частоты UОГР(t) (фиг. 4д) амплитудно-импульсной манипуляцией с помощью амплитудно-импульсного манипулятора 19 (фиг. 3) формируют радиоимпульсный квазигармонический сигнал UРИ(t) (фиг. 4е) и после усиления в выходном усилителе мощности 21 (фиг. 3) излучают передающей антенной.When the input of the receiving device is turned off using the switch of the receiver 8 (Fig. 3), the intrinsic noise of the input amplifier of the receiver 9 (Fig. 3) u (t) (Fig. 4a) is at the maximum level by direct heterodyning using the mixer 10 (Fig. 3) and the continuous heterodyne signal U ГЕТ (t) (Fig. 4c) from the output of the local oscillator 11 (Fig. 3) is lowered to the intermediate frequency and after amplification in the preliminary amplifier of the intermediate frequency 12 (Fig. 3), narrow-band filtering in PPF 13 (Fig. 3) ) and amplifications in the intermediate frequency amplifier 14 (Fig. 3) are converted into quasi-harmo matic noise intermediate frequency s (t) (FIG. 4b). Then, by returning heterodyne up to quasi-harmonic noise from the intermediate frequency to the carrier frequency using a shift mixer 17 (Fig. 3) and a continuous signal U ГЕТ (t) (Fig. 4c) from the output of the local oscillator 11 (Fig. 3), the quasi-harmonic noise of the carrier frequency is amplified and limit the amplitude from above in the amplifier-limiter 18 (Fig. 3) and from the received signal in the form of a limited amplitude above the quasi-harmonic noise of the carrier frequency U OGR (t) (Fig. 4e) pulse-amplitude manipulation using the amplitude-pulse manipulator 19 (Fig. 3) form a radio-pulse quasi-harmonic signal U RI (t) (Fig. 4e) and after amplification in the output power amplifier 21 (Fig. 3) emit a transmitting antenna.

Для формирования стартового импульса для измерения задержки отраженного радиоимпульса относительно излучаемого небольшую часть последнего с помощью второго направленного ответвителя 20 (фиг. 3) передают на второй амплитудный детектор 22 (фиг. 3), выделенную огибающую радиоимпульса квантуют квантователем 23 (фиг. 3) и полученный видеоимпульс в качестве стартового импульса подают в блок обработки (на фиг. 3 не показан).To form a start pulse for measuring the delay of the reflected radio pulse relative to the emitted, a small part of the latter is transmitted to the second amplitude detector 22 (Fig. 3) using the second directional coupler 22 (Fig. 3), the selected envelope of the radio pulse is quantized by quantizer 23 (Fig. 3) and the resulting the video pulse as a start pulse is supplied to the processing unit (not shown in FIG. 3).

Способ приема отраженного сигнала состоит в следующем.The method of receiving the reflected signal is as follows.

Отраженный радиоимпульсный сигнал UОТР(t) (фиг. 4ж) усиливают входным усилителем приемника 9 (фиг. 3), находящимся в режиме минимального коэффициента шума, прямым гетеродинированием преобразуют в сигнал промежуточной частоты UПЧ(t) (фиг. 4з) с помощью смесителя 10 (фиг. 3) и гетеродина 11 (фиг. 3). После усиления в предварительном усилителе промежуточной частоты 12 (фиг. 3), фильтрации в ППФ 13 (фиг. 3) отраженный сигнал промежуточной частоты усиливают усилителем промежуточной частоты 14 (фиг. 3) и через первый направленный ответвитель 15 (фиг. 3) детектируют на первом амплитудном детекторе 16, (фиг. 3), на выходе которого выделяют огибающую отраженного сигнала UОГ(t) (фиг. 4и), при этом амплитудно-импульсный манипулятор 19 (фиг. 3) содержат в запертом состоянии.The reflected radio pulse signal U OTP (t) (Fig. 4g) is amplified by the input amplifier of the receiver 9 (Fig. 3), which is in the mode of the minimum noise figure, by direct heterodyning, it is converted into an intermediate frequency signal U IF (t) (Fig. 4h) using mixer 10 (Fig. 3) and local oscillator 11 (Fig. 3). After amplification in the preliminary amplifier of the intermediate frequency 12 (Fig. 3), filtering in the PPF 13 (Fig. 3), the reflected signal of the intermediate frequency is amplified by the intermediate frequency amplifier 14 (Fig. 3) and detected through the first directional coupler 15 (Fig. 3) the first amplitude detector 16, (Fig. 3), at the output of which the envelope of the reflected signal U ОГ (t) (Fig. 4i) is isolated, while the pulse-amplitude manipulator 19 (Fig. 3) is locked.

Таким образом, при сохранении в течение одного такта работы приемопередающего устройства постоянства частоты гетеродинного сигнала несущая частота излучаемого сигнала полностью совпадает с частотой настройки приемника.Thus, when the transceiver device maintains a constant frequency of the local oscillator signal for one clock cycle, the carrier frequency of the emitted signal completely coincides with the receiver tuning frequency.

На время формирования излучаемого сигнала приемное устройство вводят в режим повышенного значения коэффициента шума.At the time of formation of the emitted signal, the receiving device is introduced into the mode of increased noise figure.

При реализации входного усилителя приемника на СВЧ-транзисторах его максимальный коэффициент шума достигается при максимальном коэффициенте усиления по мощности, что оптимально для режима «Передача». Переход входного усилителя приемника в состояние минимального коэффициента шума (для режима «Прием») может обеспечиваться рассогласованием входного импеданса СВЧ-транзистора с выходным импедансом источника сигнала при одновременном изменении режима СВЧ-транзистора по постоянному току [Радиоприемные устройства / под ред. А.П. Жуковского. - М.: «Высш. шк.», 1989. С. 41].When implementing the input amplifier of the receiver on microwave transistors, its maximum noise figure is achieved at the maximum power gain, which is optimal for the "Transmission" mode. The transition of the input amplifier of the receiver to the state of the minimum noise figure (for the "Reception" mode) can be ensured by the mismatch of the input impedance of the microwave transistor with the output impedance of the signal source while changing the mode of the microwave transistor in direct current [Radio receivers / ed. A.P. Zhukovsky. - M .: “Higher. school. ", 1989. S. 41].

Прямое гетеродинирование входного собственного шума приемного устройства вниз на промежуточную частоту осуществляется смесителем 10 (фиг. 3), обеспечивающим минимальный коэффициент шума, а возвратное гетеродинирование квазигармонического шума с промежуточной частоты вверх на несущую частоту осуществляется смесителем сдвига 17 (фиг. 3), обеспечивающим максимальный коэффициент преобразования.Direct heterodyning of the input noise of the receiving device down to the intermediate frequency is carried out by the mixer 10 (Fig. 3), which provides the minimum noise figure, and the return heterodyning of quasi-harmonic noise from the intermediate frequency up to the carrier frequency is carried out by the shift mixer 17 (Fig. 3), which ensures the maximum coefficient transformations.

Длительность излучаемого радиоимпульса устанавливается амплитудно-импульсным манипулятором независимо от величины полосы пропускания частотно-избирательного устройства.The duration of the emitted radio pulse is set by the amplitude-pulse manipulator, regardless of the bandwidth of the frequency-selective device.

При практической реализации частотно-избирательное устройство выполняется в виде ППФ с максимально крутыми скатами АЧХ при максимальном внеполосном ослаблении.In practical implementation, the frequency-selective device is implemented in the form of a PPF with the most steep slopes of the frequency response with maximum out-of-band attenuation.

Уровень ограничения в усилителе - ограничителе определяется по заданной вероятности превышения огибающей квазигармонического шума фиксированного порога (по аналогии с определением порога обнаружения по заданной вероятности ложной тревоги для нормального шума в отсутствие сигнала) в соответствии с соотношением [Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов / Ю.С. Лезин. - М.: «Сов. радио», 1963. - С. 192]The level of restriction in the amplifier-limiter is determined by the given probability of exceeding the envelope of quasiharmonic noise of a fixed threshold (by analogy with the determination of the detection threshold by the given probability of false alarm for normal noise in the absence of a signal) in accordance with the ratio [Optimal filters and pulse signal storage devices / S. . Lezin. - M .: “Owls. Radio ”, 1963. - S. 192]

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

F - вероятность превышения огибающей порога (вероятность ложной тревоги в отсутствие сигнала),F is the probability of exceeding the envelope of the threshold (the probability of false alarm in the absence of a signal),

U0 - порог ограничения,U 0 is the limit threshold,

u - напряжение шума,u is the noise voltage,

σ - эффективное значение шума,σ is the effective value of the noise,

Figure 00000003
- значение порога ограничения, нормированное на эффективное значение шума.
Figure 00000003
- the value of the limit threshold, normalized to the effective value of the noise.

Вероятность ложной тревоги F может рассматриваться как среднее количество радиоимпульсов с полным энергетическим наполнением n1, отнесенное к общему количеству радиоимпульсов в последовательности n0, т.е. при n1/n0=NThe false alarm probability F can be considered as the average number of radio pulses with full energy content n 1 , referred to the total number of radio pulses in the sequence n 0 , i.e. when n 1 / n 0 = N

F=N [Характеристики обнаружения / М.С. Каценбоген. - М.: «Сов. радио», 1965. - С. 25].F = N [Characteristics of detection / M.S. Katsenbogen. - M .: “Owls. Radio ”, 1965. - S. 25].

Отсюда порог ограничения U0 может быть определен с использованием соотношения (1) какHence, the limit threshold U 0 can be determined using relation (1) as

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом, предлагаемый способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу позволяет обеспечить согласование несущей частоты излучаемых радиоимпульсных сигналов с частотой настройки приемного устройства за счет использования единого ЧИУ, обеспечивающего как формирование излучаемого сигнала, так и фильтрацию отраженного сигнала, при этом жесткие требования к частотной стабильности реализующих его устройств в условиях действия дестабилизирующих факторов и старении не предъявляются.Thus, the proposed method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse allows you to match the carrier frequency of the emitted radio pulse signals with the tuning frequency of the receiving device through the use of a single CIU, which provides both the formation of the emitted signal and filtering the reflected signal, with stringent requirements the frequency stability of the devices implementing it under the conditions of destabilizing factors and aging are not presented.

Следует отметить, что формирование стартового импульса возможно также для радиоимпульсов с неполным энергетическим наполнением при понижении порога квантования, что в условиях отражения этих радиоимпульсов от отражающей поверхности с малыми потерями или наличия достаточного запаса энергетического потенциала может обеспечить их полноценный прием.It should be noted that the formation of a start pulse is also possible for radio pulses with incomplete energy filling with a decrease in the quantization threshold, which, under the conditions of reflection of these radio pulses from a reflecting surface with low losses or the presence of a sufficient supply of energy potential, can ensure their full reception.

Предлагаемый способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу позволяет, по сравнению с прототипом:The proposed method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse allows, in comparison with the prototype:

- расширить диапазон измеряемых дальностей (за счет расширения диапазона длительностей излучаемых радиоимпульсов);- expand the range of measured ranges (by expanding the range of durations of the emitted radio pulses);

- снизить требования к ЧИУ по форме АЧХ и полосе пропускания;- reduce the requirements for CIU in the form of frequency response and bandwidth;

- оптимизировать режимы работы устройств, осуществляющих прямое и возвратное гетеродинирование сигналов;- optimize the operating modes of devices that carry out direct and return heterodyning signals;

- повысить общий КПД за счет исключения из схемы второго (видеоимпульсного) генератора;- increase the overall efficiency due to the exclusion of the second (video-pulse) generator from the circuit;

- снизить уровень паразитных сигналов и наводок по цепям питания и управления ввиду наличия в схеме прибора только одного генерирующего устройства с узкополосным спектром - перестраиваемого по частоте гетеродина.- reduce the level of spurious signals and pickups on the power and control circuits due to the presence in the device circuit of only one generating device with a narrow-band spectrum - a local oscillator tunable in frequency.

Таким образом, предлагаемый способ радиолокации обладает существенными преимуществами перед прототипом и аналогами.Thus, the proposed method of radar has significant advantages over the prototype and analogues.

Claims (9)

1. Способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу, заключающийся в формировании излучаемого сигнала и фильтрации отраженного сигнала одним частотно-избирательным устройством с применением метода прямого и возвратного гетеродинирования с изменением несущей частоты перестройкой частоты гетеродинного сигнала и детектировании отраженного сигнала на промежуточной частоте, отличающийся тем, что излучаемый сигнал получают прямым гетеродинированием вниз на промежуточную частоту входного собственного шума приемного устройства, усилением, его последующей узкополосной фильтрацией на промежуточной частоте частотно-избирательным устройством с получением квазигармонического шума промежуточной частоты, возвратным гетеродинированием вверх квазигармонического шума с промежуточной частоты на несущую частоту, усилением, ограничением амплитуды сверху этого шума, его амплитудно-импульсной манипуляцией, усилением до требуемого уровня излучаемой импульсной мощности с последующим излучением передающей антенной.1. The method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse, which consists in generating the emitted signal and filtering the reflected signal with one frequency selective device using the direct and return heterodyning method with changing the carrier frequency by tuning the frequency of the local oscillator signal and detecting the reflected signal at an intermediate frequency, characterized in that the emitted signal is obtained by direct heterodyning down to the intermediate frequency of the input intrinsic noise of the receiving of a device, by amplification, its subsequent narrow-band filtering at an intermediate frequency by a frequency selective device to obtain quasiharmonic noise of an intermediate frequency, by returning heterodyne up to quasi-harmonic noise from an intermediate frequency to a carrier frequency, by amplification, limiting the amplitude from above this noise, its amplitude-pulse manipulation, amplification to the desired level of radiated impulse power, followed by radiation from the transmitting antenna. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на время формирования излучаемого сигнала приемное устройство вводят в режим повышенного значения коэффициента шума.2. The method according to p. 1, characterized in that at the time of formation of the emitted signal, the receiving device is entered into a mode of increased noise figure. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прямым гетеродинированием входного собственного шума приемного устройства вниз на промежуточную частоту обеспечивают минимальный коэффициент шума, а возвратным гетеродинированием квазигармонического шума с промежуточной частоты вверх на несущую частоту обеспечивают максимальный коэффициент преобразования.3. The method according to p. 1, characterized in that the direct heterodyning of the input intrinsic noise of the receiving device down to the intermediate frequency provides a minimum noise figure, and the return heterodyning of the quasi-harmonic noise from the intermediate frequency up to the carrier frequency provides the maximum conversion coefficient. 4. Способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу по п. 1, отличающийся тем, что порог ограничения амплитуды сверху квазигармонического шума несущей частоты выбирают по заданному отношению среднего количества радиоимпульсов с полным энергетическим наполнением к общему количеству радиоимпульсов в излучаемой последовательности из соотношения4. The method of radar with a change in the carrier frequency from pulse to pulse according to claim 1, characterized in that the threshold limit of the amplitude above the quasi-harmonic noise of the carrier frequency is selected according to a given ratio of the average number of radio pulses with full energy content to the total number of radio pulses in the emitted sequence from the relation
Figure 00000005
где
Figure 00000005
Where
U0 - порог ограничения амплитуды квазигармонического шума,U 0 is the threshold for limiting the amplitude of quasi-harmonic noise, σ - эффективное значение квазигармонического шума,σ is the effective value of quasi-harmonic noise, N - отношение среднего количества радиоимпульсов с полным энергетическим наполнением к общему количеству радиоимпульсов в излучаемой последовательности.N is the ratio of the average number of radio pulses with full energy content to the total number of radio pulses in the emitted sequence. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длительность излучаемого радиоимпульса устанавливают независимо от величины полосы пропускания частотно-избирательного устройства.5. The method according to p. 1, characterized in that the duration of the emitted radio pulse is set regardless of the bandwidth of the frequency-selective device.
RU2019121277A 2019-07-04 2019-07-04 Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse RU2714510C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121277A RU2714510C1 (en) 2019-07-04 2019-07-04 Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121277A RU2714510C1 (en) 2019-07-04 2019-07-04 Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714510C1 true RU2714510C1 (en) 2020-02-18

Family

ID=69626145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121277A RU2714510C1 (en) 2019-07-04 2019-07-04 Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714510C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5162805A (en) * 1975-02-19 1992-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Frequency diversity sidelobe canceller
RU2262122C1 (en) * 2004-04-29 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - Научно-исследовательский институт радиостроения" ОАО "Корпорация "Фазотрон-НИИР" System for dection of radar signals
US20070252751A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Furuno Electric Company Limited Radar apparatus and radar tuning method
RU2326402C1 (en) * 2007-01-17 2008-06-10 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse
RU2422851C1 (en) * 2010-05-04 2011-06-27 Сергей Владимирович Ковалев Method for obtaining two-dimensional radar image of object at multiple-frequency pulse sounding
JP2012078187A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Toshiba Corp Parameter detector, radar device, guidance system and parameter detection method
JP5197125B2 (en) * 2008-04-22 2013-05-15 三菱電機株式会社 Pulse radar equipment
RU2628526C1 (en) * 2016-12-16 2017-08-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Radar location method with carrier frequency tuning from pulse to pulse

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5162805A (en) * 1975-02-19 1992-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Frequency diversity sidelobe canceller
RU2262122C1 (en) * 2004-04-29 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - Научно-исследовательский институт радиостроения" ОАО "Корпорация "Фазотрон-НИИР" System for dection of radar signals
US20070252751A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Furuno Electric Company Limited Radar apparatus and radar tuning method
RU2326402C1 (en) * 2007-01-17 2008-06-10 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse
JP5197125B2 (en) * 2008-04-22 2013-05-15 三菱電機株式会社 Pulse radar equipment
RU2422851C1 (en) * 2010-05-04 2011-06-27 Сергей Владимирович Ковалев Method for obtaining two-dimensional radar image of object at multiple-frequency pulse sounding
JP2012078187A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Toshiba Corp Parameter detector, radar device, guidance system and parameter detection method
RU2628526C1 (en) * 2016-12-16 2017-08-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Radar location method with carrier frequency tuning from pulse to pulse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5966090A (en) Differential pulse radar motion sensor
EP0901642B1 (en) Pulse homodyne field disturbance sensor
RU2413958C2 (en) Radar apparatus
US20020186362A1 (en) Distance measurement apparatus
US20080080599A1 (en) Heterodyne rf transceiver for radar sensor
EP2159597A2 (en) Pulsed radar with improved short distance range resolution
US20220397649A1 (en) Narrowband tia and signaling for optical distance measurement systems
JPH10505670A (en) Range gate control type field disturbance sensor that performs range sensitivity compensation
RU2412450C2 (en) Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end
US4142189A (en) Radar system
RU2615996C1 (en) Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array
US10677912B2 (en) Signal processing device, radar apparatus and method of processing signal
RU2714510C1 (en) Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse
US20230236285A1 (en) A radar system having a photonics-based signal generator
US11480654B2 (en) Radar transceiver
US4068235A (en) Frequency diversity radar system
RU2799999C1 (en) Radiolocation method with carrier frequency tuning from pulse to pulse
RU2413242C2 (en) Method of detecting single-loop parametric scatterers
JP2001242241A (en) Radar device and on-vehicle radar device
RU58727U1 (en) RADAR DISTANCE METER
RU2628526C1 (en) Radar location method with carrier frequency tuning from pulse to pulse
RU2803413C1 (en) Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation
US4126861A (en) Pulse doppler ranging system (U)
RU214271U1 (en) Radio polarimetric transceiver for selection of armored targets
RU2755202C1 (en) Autodyne-based pulse location device