RU2759117C1 - Method for nonlinear radar - Google Patents

Method for nonlinear radar Download PDF

Info

Publication number
RU2759117C1
RU2759117C1 RU2021100335A RU2021100335A RU2759117C1 RU 2759117 C1 RU2759117 C1 RU 2759117C1 RU 2021100335 A RU2021100335 A RU 2021100335A RU 2021100335 A RU2021100335 A RU 2021100335A RU 2759117 C1 RU2759117 C1 RU 2759117C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
signals
impulse response
output
noise
Prior art date
Application number
RU2021100335A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Кравцов
Руслан Иванович Рюмшин
Михаил Олегович Лихоманов
Олег Николаевич Дудариков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2021100335A priority Critical patent/RU2759117C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759117C1 publication Critical patent/RU2759117C1/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
    • G01S13/26Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated 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
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • 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
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Landscapes

  • Remote Sensing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods and techniques for nonlinear radar, and can be used to search and detect objects with nonlinear electrical properties. The method is aimed at eliminating masking of weak echoes with strong ones and ensuring the reception of relatively weak echoes against a background of noise and interference. In the method, the number of partial radio pulses is selected from the condition Μ=2k, where k=2, 3, …, and the echo signal, simultaneously with filtering by the matched filter, is filtered by the first additional filter, the first half of the impulse response of which is opposite to the first half of the impulse response of the matched filter, and the second half coincides with the second half of the impulse response of the matched filter, and the second additional filter with an impulse response, the first half of which is coincides with the second half of the impulse response of the first additional filter, and the second half coincides with the first half of the impulse response of the first additional filter. The signals from the outputs of the matched and the first additional filters are simultaneously summed and subtracted. The received signals are subjected to the first crossing procedure, the result of which is limited from below at the zero level. Similarly, the signals from the outputs of the matched and the second additional filters are simultaneously summed and subtracted, and the received signals are subjected to a second crossing procedure, the result of which is limited from below at the zero level. Signals limited after the first and second crossing procedures are subjected to the third crossing procedure.
EFFECT: compensation of the side peaks of the probing signal autocorrelation function and an increase in the noise immunity of the nonlinear radar.
1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и технике нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС).The invention relates to the field of radio engineering, in particular, to methods and techniques of nonlinear radar and can be used to search and detect objects with nonlinear electrical properties (ONES).

Способом-аналогом является способ нелинейной радиолокации, например [1, С.156-162], основанный на использовании специфического эффекта преобразования спектра зондирующего сигнала (ЗС) ОНЭС, включающий прием эхо-сигналов от ОНЭС на второй и третьей гармониках ЗС, обработку и индикацию их уровней для распознавания ОНЭС оператором. Это обусловлено тем, что обычно радиолокационные цели, содержащие ОНЭС с полупроводниковыми компонентами, имеют на второй гармонике уровень сигналов отклика на 20-30 дБ более высокий, чем на третьей гармонике. Для ОНЭС контактного типа, как правило, выполняется обратное соотношение. К недостаткам способа-аналога следует отнести малую дальность действия и низкую разрешающую способность по дальности техники нелинейной радиолокации, а также то, что использование в способе-аналоге обработки (сжатия) фазокодоманипулированного (ФКМ) радиоимпульса приведет к изменению кода внутриимпульсной манипуляции фазы в эхо-сигнале от ОНЭС на n-й гармонике ЗС

Figure 00000001
по сравнению с соответствующим кодом в зондирующем ФКМ-радиоимпульсе и, как следствие, к отсутствию эффекта увеличения дальности действия и улучшения разрешающей способности техники нелинейной радиолокации.An analogous method is a method of nonlinear radar, for example [1, P.156-162], based on the use of a specific effect of transforming the spectrum of the probing signal (ES) of the ONES, including the reception of echo signals from ONES at the second and third harmonics of the ES, processing and indication their levels for the operator to recognize the ONES. This is due to the fact that usually radar targets containing ONES with semiconductor components have a response signal level at the second harmonic that is 20-30 dB higher than at the third harmonic. For ONES of the contact type, as a rule, the inverse relation is fulfilled. The disadvantages of the analogue method include the short range and low range resolution of nonlinear radar technology, as well as the fact that the use of a phase-shift keying (PCM) radio pulse in the analogue method of processing (compression) of a phase-shift keyed (PCM) radio pulse will lead to a change in the intra-pulse phase keying code in the echo signal from ONES at the n-th harmonic of the ES
Figure 00000001
in comparison with the corresponding code in the probing FKM radio pulse and, as a consequence, to the absence of the effect of increasing the range and improving the resolution of nonlinear radar technology.

Кроме того, способ-аналог не обеспечивает исключение боковых пиков автокорреляционной функции (АКФ) ФКМ-радиоимпульса в случае его использования и сжатия, а также необходимую помехоустойчивость приема относительно слабых эхо-сигналов на фоне шумов и помех.In addition, the analogous method does not provide for the elimination of side peaks of the autocorrelation function (ACF) of the PCM radio pulse in the case of its use and compression, as well as the necessary immunity of reception of relatively weak echo signals against the background of noise and interference.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу нелинейной радиолокации (прототипом к предполагаемому изобретению) является способ нелинейной радиолокации, приведенный в патенте [2] и заключающийся в формировании ФКМ-радиоимпульса заданной длительности путем смыкания Μ>1 парциальных радиоимпульсов несущей частоты зондирующего сигнала ƒ0, одинаковой амплитуды u0, одинаковой длительности τ0 при ограниченном числе Ρ>1 различающихся возможных значений начальной фазы колебаний ϕi каждого из парциальных радиоимпульсов, где

Figure 00000002
, уменьшении в n раз значения начальной фазы каждого из Μ парциальных радиоимпульсов формируемого зондирующего ФКМ-радиоимпульса, где
Figure 00000003
- номер гармоники зондирующего сигнала, его излучении в зондируемую область пространства, приеме эхо-сигнала от объекта с нелинейными электрическими свойствами на частоте n-й гармоники ЗС, обработке эхо-сигнала в согласованном фильтре с импульсной характеристикой (ИХ), зеркальной по отношению к закону внутриимпульсной манипуляции фазы сформированного зондирующего ФКМ-радиоимпульса.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method of nonlinear radar (prototype for the alleged invention) is the method of nonlinear radar, given in the patent [2] and consists in the formation of a FKM radio pulse of a given duration by closing Μ> 1 partial radio pulses of the carrier frequency of the probing signal ƒ 0 , the same amplitude u 0 , the same duration τ 0 for a limited number Ρ> 1 different possible values of the initial phase of oscillations ϕ i of each of the partial radio pulses, where
Figure 00000002
, a decrease in n times the value of the initial phase of each of the Μ partial radio pulses of the formed probe PCM radio pulse, where
Figure 00000003
- the number of the harmonic of the probing signal, its emission into the probed area of space, the reception of an echo signal from an object with nonlinear electrical properties at the frequency of the n-th harmonic of the ES, processing of the echo signal in a matched filter with an impulse response (IM), mirror-like in relation to the law intrapulse manipulation of the phase of the formed probe PCM radio pulse.

Способ-прототип обеспечивает по сравнению со способом-аналогом обработку эхо-сигналов на частоте n-й гармоники зондирующего сигнала, улучшает разрешающую способность по дальности и дальность действия нелинейной радиолокационной станции (РЛС).The prototype method provides, in comparison with the analogue method, the processing of echo signals at the frequency of the n-th harmonic of the sounding signal, improves the range resolution and range of a nonlinear radar station (radar).

Однако способ-прототип не позволяет исключить боковые пики автокорреляционной функции ФКМ-радиоимпульса, маскирующие более слабые сигналы, отраженные от объектов, на фоне более сильных. Относительный максимальный уровень этих пиков зависит от класса применяемого сигнала. Наименьшим уровнем боковых пиков обладают ФКМ-сигналы на основе кодов Баркера. Для них этот уровень равен 1/Μ, где М≤13, что ограничивает возможность применения сигналов данного класса, поскольку для обеспечения требуемой дальности действия нелинейной РЛС требуются значения М>>13. Кроме того, само наличие боковых пиков для любого Μ всегда маскирует более «слабые» эхо-сигналы.However, the prototype method does not allow to exclude the side peaks of the autocorrelation function of the FCM radio pulse, masking weaker signals reflected from objects against the background of stronger ones. The relative maximum level of these peaks depends on the class of the applied signal. The lowest level of side peaks is possessed by PCM signals based on Barker codes. For them, this level is 1 / Μ, where M≤13, which limits the possibility of using signals of this class, since the values of M >> 13 are required to ensure the required range of the nonlinear radar. In addition, the very presence of side peaks for any Μ always masks weaker echoes.

Наиболее распространенные на практике ФКМ-сигналы на основе кодов Хаффмена имеют уровень пиков АКФ равный от

Figure 00000004
до
Figure 00000005
[3]. Для других классов сигналов этот уровень еще больше и может достигать 30-40% от основного пика. Поэтому проблема компенсации боковых пиков АКФ для любого класса сигналов и любого значения Μ актуальна.The most commonly used PCM signals based on Huffman codes have an ACF peak level equal to
Figure 00000004
before
Figure 00000005
[3]. For other classes of signals, this level is even higher and can reach 30-40% of the main peak. Therefore, the problem of compensating for the side peaks of the ACF for any class of signals and any value of Μ is relevant.

Помимо сказанного способ-прототип не обеспечивает необходимую помехоустойчивость приема относительно слабых эхо-сигналов на фоне шумов и помех. Именно такими сигналами в большинстве случаев и являются эхо-сигналы нелинейной РЛС, поскольку мощность принимаемого на n-й гармонике эхо-сигнала пропорциональна корню 2(n+1)-й степени от дальности до ОНЭС [4]. Шумы и помехи маскируют слабые эхо-сигналы на n-й гармонике несущей частоты.In addition to the above, the prototype method does not provide the necessary immunity of reception of relatively weak echo signals against the background of noise and interference. It is these signals in most cases that are echo signals of a nonlinear radar, since the power of the echo signal received at the n-th harmonic is proportional to the root of the 2 (n + 1) -th power from the range to ONES [4]. Noise and interference masks weak echoes at the nth harmonic of the carrier frequency.

Техническим результатом изобретения является исключение боковых пиков автокорреляционной функции ФКМ-эхо-сигнала и улучшение помехоустойчивости нелинейной РЛС в условиях шумов и помех.The technical result of the invention is the elimination of the side peaks of the autocorrelation function of the PCM echo signal and the improvement of the noise immunity of the nonlinear radar under conditions of noise and interference.

Технический результат достигается тем, что в известном способе-прототипе перед формированием ФКМ-сигнала число парциальных радиоимпульсов выбирают из условия М=2k, где k=2, 3,…, при ограниченном значении k, а эхо-сигнал одновременно с фильтрацией согласованным фильтром фильтруют первым дополнительным фильтром, первая половина импульсной характеристикой которого противоположна первой половине импульсной характеристики согласованного фильтра, а вторая половина совпадает со второй половиной импульсной характеристики согласованного фильтра, и вторым дополнительным фильтром с импульсной характеристикой, первая половина которой совпадает со второй половиной импульсной характеристики первого дополнительного фильтра, а вторая половина совпадает с первой половиной импульсной характеристики первого дополнительного фильтра, сигналы с выходов согласованного и первого дополнительного фильтров одновременно суммируют и вычитают, просуммированные и вычтенные сигналы подвергают первой процедуре пересечения, результат которой ограничивают снизу на нулевом уровне, аналогично сигналы с выходов согласованного и второго дополнительного фильтров одновременно суммируют и вычитают, просуммированные и вычтенные сигналы подвергают второй процедуре пересечения, результат которой ограничивают снизу на нулевом уровне, ограниченные после первой и второй процедур пересечения сигналы подвергают третьей процедуре пересечения.The technical result is achieved by the fact that in the known prototype method, before the formation of the PCM signal, the number of partial radio pulses is selected from the condition M = 2 k , where k = 2, 3, ..., with a limited value of k, and the echo signal is simultaneously filtered with a matched filter filtered by the first additional filter, the first half of the impulse response of which is opposite to the first half of the impulse response of the matched filter, and the second half coincides with the second half of the impulse response of the matched filter, and the second additional filter with an impulse response, the first half of which coincides with the second half of the impulse response of the first additional filter , and the second half coincides with the first half of the impulse response of the first additional filter, the signals from the outputs of the matched and the first additional filters are simultaneously summed and subtracted, the summed and subtracted signals are subjected to the first procedure. of the section, the result of which is limited from below at the zero level, similarly, the signals from the outputs of the matched and the second additional filters are simultaneously summed and subtracted, the summed and subtracted signals are subjected to the second crossing procedure, the result of which is limited from below at the zero level, the signals limited after the first and second crossing procedures are subjected to the third crossing procedure.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем. Выбор числа парциальных импульсов из условия М=2k, где k=2, 3,…, при ограниченном значении k позволяет при задании закона внутриимпульсной манипуляции фазы формируемого ФКМ-радиоимпульса для любого значения k представить радиоимпульс в виде двух половин с числом парциальных импульсов 2k-1 в каждой, что дает возможность при обработке эхо-сигнала (с учетом вновь вводимых операций) обеспечить одинаковость и противофазность боковых пиков АКФ на выходе СФ, имеющегося в прототипе, и пиков взаимокорреляционных функций (ВКФ) на выходах первого и второго дополнительных фильтров (ДФ).The essence of the proposed method is as follows. The choice of the number of partial pulses from the condition M = 2 k , where k = 2, 3, ..., with a bounded value of k allows, when setting the law of intra-pulse manipulation of the phase of the formed PCM radio pulse for any value of k, to represent the radio pulse in the form of two halves with the number of partial pulses 2 k-1 in each, which makes it possible, when processing the echo signal (taking into account the newly introduced operations) to ensure the sameness and antiphase of the side peaks of the ACF at the output of the SF, available in the prototype, and the peaks of the cross-correlation functions (CCF) at the outputs of the first and second additional filters (DF).

Это реализуется путем подбора импульсных характеристик дополнительных фильтров так, что первая половина ИХ первого ДФ совпадает с соответствующей половиной ИХ СФ, а вторая половина противоположна второй половине ИХ СФ. Во втором ДФ первая половина ИХ совпадает со второй половиной ИХ первого ДФ, а вторая половина совпадает с первой половиной первого ДФ. Далее введение операций попарной суммарно-разностной обработки сигналов СФ и первого ДФ и СФ и второго ДФ обеспечивает равенство амплитуд противофазных боковых пиков СФ и первого и второго ДФ. Затем, введение первой и второй операций пересечения позволяет скомпенсировать часть боковых пиков АКФ СФ в одном случае слева, а в другом случае справа от основного пика АКФ СФ за счет использования свойств выбора меньшего, присущего этой операции, а введение операций ограничения снизу на нулевом уровне после операций пересечения исключает остатки пиков отрицательной полярности. Наконец, введение третьей операции пересечения ограниченных сигналов приводит к полному исключению боковых пиков АКФ СФ.This is implemented by selecting the impulse responses of additional filters so that the first half of the IR of the first DF coincides with the corresponding half of the IR SF, and the second half is opposite to the second half of the IR SF. In the second DF, the first half of the IR coincides with the second half of the IR of the first DF, and the second half coincides with the first half of the first DF. Further, the introduction of the operations of pairwise total-difference processing of the signals of the SF and the first DF and the SF and the second DF ensures the equality of the amplitudes of the antiphase side peaks of the SF and the first and second DF. Then, the introduction of the first and second intersection operations makes it possible to compensate for a part of the side peaks of the SF ACF in one case to the left, and in the other case to the right of the main peak of the SF ACF by using the properties of choosing a smaller one inherent in this operation, and the introduction of lower limiting operations at a zero level after intersection operation eliminates residual peaks of negative polarity. Finally, the introduction of the third operation of crossing limited signals leads to the complete elimination of the side peaks of the ACF SF.

Аналогично исключению боковых пиков АКФ СФ в заявляемом способе производится компенсация шумов и помех за счет вновь введенных операций, обеспечивая повышение помехоустойчивости. Действительно, организация двухканальной обработки на основе дополнительных фильтров, и суммарно-разностная обработка в каждом канале обеспечивает противофазность шумов и помех в дополнительных фильтрах относительно согласованного фильтра. Что позволяет реализовать их частичную компенсацию в каналах уже с помощью первой и второй процедур пересечения и ограничения снизу. Третья процедура пересечения увеличивает степень компенсации шумов и помех, объединяя сигналы каналов.Similarly to the elimination of the side peaks of the ACF SF, the claimed method compensates for noise and interference due to the newly introduced operations, providing an increase in noise immunity. Indeed, the organization of two-channel processing based on additional filters, and the sum-difference processing in each channel provides antiphase of noise and interference in additional filters relative to the matched filter. This makes it possible to implement their partial compensation in the channels using the first and second procedures of crossing and limiting from below. The third crossover procedure increases the degree of noise and interference compensation by combining the channel signals.

Отличие в обработке шумов и помех по сравнению с обработкой боковых пиков АКФ СФ обусловлены тем, что удается достичь полной коррелированности и противофазности боковых пиков АКФ СФ и ВКФ дополнительных фильтров и полностью исключить боковые пики АКФ. В силу случайности шумов и помех полностью их исключить не удается, но по сравнению с прототипом, как будет показано далее, они существенно ослабляются.The difference in the processing of noise and interference in comparison with the processing of the side peaks of the ACF SF is due to the fact that it is possible to achieve complete correlation and antiphase of the side peaks of the ACF SF and CCF of additional filters and completely exclude the side peaks of the ACF. Due to the randomness of noise and interference, they cannot be completely eliminated, but in comparison with the prototype, as will be shown below, they are significantly weakened.

Предлагаемый способ нелинейной радиолокации поясняется графическим материалом.The proposed method of nonlinear radar is illustrated by graphic material.

На фиг.1 изображены: нелинейная РЛС, состоящая из опорного генератора - 1; устройства формирования Μ парциальных импульсов - 2; устройства формирования ФКМ-сигнала - 3; передатчика - 4; передающей антенны - 5; приемной антенны - 6; приемника - 7; согласованного фильтра - 8; первого дополнительного фильтра - 9; второго дополнительного фильтра - 10; первого сумматора - 11; первого блока вычитания - 12; второго сумматора - 13; второго блока вычитания - 14; первого блока пересечения - 15; второго блока пересечения - 16; первого ограничителя снизу на нулевом уровне - 17; второго ограничителя снизу на нулевом уровне - 18; третьего блока пересечения - 19; соединенных как показано на фиг.1; объект с нелинейными электрическими свойствами - 20.Figure 1 shows: nonlinear radar, consisting of a reference generator - 1; devices for the formation of Μ partial impulses - 2; PCM signal forming devices - 3; transmitter - 4; transmitting antenna - 5; receiving antenna - 6; receiver - 7; matched filter - 8; the first additional filter - 9; the second additional filter - 10; the first adder - 11; the first block of subtraction - 12; the second adder - 13; the second block of subtraction - 14; the first block of intersection - 15; the second block of intersection - 16; the first stop from below at the zero level - 17; the second limiter from the bottom at the zero level - 18; the third block of intersection - 19; connected as shown in Fig. 1; object with nonlinear electrical properties - 20.

На фиг.2 показаны: 21 - сигнал на выходе формирователя Μ парциальных импульсов 2; 22 - сигнал на выходе устройства формирования ФКМ-сигнала 3; 23 - вид эхо-сигнала, отраженного от ОНЭС; 24 - вид сигнала с выхода приемника 7.Figure 2 shows: 21 - signal at the output of the shaper Μ partial pulses 2; 22 - signal at the output of the device for forming the FCM signal 3; 23 - type of echo signal reflected from ONES; 24 - kind of signal from the output of the receiver 7.

На фиг.3 представлены амплитудные спектры: 25 - зондирующего сигнала с выхода передатчика 4; 26 - эхо-сигнала, отраженного ОНЭС; 27 - принятого сигнала на выходе приемника 7.Figure 3 shows the amplitude spectra: 25 - the probe signal from the output of the transmitter 4; 26 - echo signal reflected by ONES; 27 - the received signal at the output of the receiver 7.

На фиг.4 представлены импульсные характеристики фильтров: 28 - ИХ СФ 8; 29 - ИХ ДФ1 (блок 9), 30 - ИХ ДФ2 (блок 10).Figure 4 shows the impulse response of the filters: 28 - IH SF 8; 29 - IH DF1 (block 9), 30 - IH DF2 (block 10).

На фиг.5 первые три эпюры (22-24) повторяют уже приведенные на фиг.2. Отличие от эпюр на фиг.2 заключается в сдвиге эхо-сигнала 23 и сигнала на выходе приемника 7 относительно начала координат на некоторе время задержки в виду наличия расстояния до ОНЭС. Следующие эпюры на фиг.5 обозначают: 31 - сигнал на выходе СФ 8; 32 - сигнал на выходе ДФ1 (блок 9); 33 - сигнал на выходе первого сумматора 11; 34 - сигнал на выходе первого блока разности 12; 35 - сглаженное значение сигнала, на выходе первого ограничителя 17; 36 - сигнал на выходе ДФ2 (блок 10); 37 - сигнал на выходе второго сумматора 13; 38 - сигнал на выходе второго блока разности 14; 39 - сглаженное значение сигнала, на выходе второго ограничителя 18; 40 - огибающая результирующей автокорреляционной функции на выходе заявляемого изобретения.In Fig. 5, the first three diagrams (22-24) repeat those already shown in Fig. 2. The difference from the plots in Fig. 2 lies in the shift of the echo signal 23 and the signal at the output of the receiver 7 relative to the origin of coordinates for a certain time delay due to the presence of a distance to the ONES. The following diagrams in figure 5 indicate: 31 - signal at the output of the SF 8; 32 - signal at the output of DF1 (block 9); 33 - signal at the output of the first adder 11; 34 - signal at the output of the first block of the difference 12; 35 - smoothed signal value at the output of the first limiter 17; 36 - signal at the output of DF2 (block 10); 37 - signal at the output of the second adder 13; 38 - signal at the output of the second block of the difference 14; 39 - smoothed signal value at the output of the second limiter 18; 40 - the envelope of the resulting autocorrelation function at the output of the claimed invention.

На фиг.6 показаны в крупном масштабе: 41 - сигнал на выходе объекта-прототипа; 42 - сигнал на выходе заявляемого объекта.Figure 6 shows on a large scale: 41 - signal at the output of the prototype object; 42 - signal at the output of the claimed object.

На фиг.7 аналогично фиг.3 показаны амплитудные спектры: 25 - зондирующего сигнала с выхода передатчика 4, 26 - эхо-сигнала, отраженного от ОНЭС, 27 - принятого сигнала на выходе приемника 7. Отличие от фиг.3 заключается в наличии шума, скрывающего полезный сигнал.In Fig. 7, analogous to Fig. 3, the amplitude spectra are shown: 25 - the probing signal from the output of the transmitter 4, 26 - the echo signal reflected from the ONES, 27 - the received signal at the output of the receiver 7. The difference from Fig. 3 lies in the presence of noise, hiding the useful signal.

Обозначения эпюр на фиг.8 аналогичны обозначениям на фиг.4. Отличие от фиг.4 заключается в наличии шума, скрывающего полезный сигнал.The designations of the diagrams in FIG. 8 are similar to those in FIG. 4. The difference from Fig. 4 lies in the presence of noise hiding the useful signal.

На фиг.9 показаны нормированные огибающие выходной смеси шума и полезного сигнала: 43 - на выходе СФ объекта-прототипа (блок 8); 44 - на выходе блока 19 заявляемого объекта.Figure 9 shows the normalized envelopes of the output mixture of noise and useful signal: 43 - at the output of the SF of the prototype object (block 8); 44 - at the output of block 19 of the claimed object.

На фиг.10 показаны 22 - зондирующий сигнал передатчика, а также результаты обработки эхо-сигнала и введенных для оценки помехоустойчивости помех, действующих на фоне шума: 45 - на входе приемника 7; 46 - на выходе приемника 7; 47 - на выходе согласованного фильтра 8; 48 - на выходе СФ 8 (результат обработки в объекте-прототипе); 49 - на выходе заявляемого объекта (блок 19). При этом на эпюрах 45-49 сигнал и введенные помехи обозначены символами: I - эхо-сигнал от ОНЭС; II - ФКМ-импульсная помеха в виде 7-элементного кода Баркера; III - шумовая помеха; IV - помеха в виде короткого радиоимпульса; V - помеха в виде длинного радиоимпульса.Figure 10 shows 22 - the probe signal of the transmitter, as well as the results of the processing of the echo signal and introduced to assess the noise immunity of interference acting against the background of noise: 45 - at the input of the receiver 7; 46 - at the output of the receiver 7; 47 - at the output of the matched filter 8; 48 - at the output of SF 8 (the result of processing in the prototype object); 49 - at the exit of the declared object (block 19). In this case, on plots 45-49, the signal and the introduced interference are indicated by symbols: I - echo signal from ONES; II - FKM impulse noise in the form of a 7-element Barker code; III - noise interference; IV - interference in the form of a short radio pulse; V - interference in the form of a long radio pulse.

На фиг.11 показаны нормированные в каждом случае к максимальному уровню помехи огибающие смеси сигнала, шума и помех: 50 - на выходе СФ (блок 8) объекта-прототипа; 51 - на выходе заявляемого объекта (блок 19) эпюра 51. Сигнал и введенные помехи обозначены символами теми же символами, что и на фиг.10.Figure 11 shows the envelopes of the mixture of signal, noise and interference normalized in each case to the maximum level of interference: 50 - at the output of the SF (block 8) of the prototype object; 51 - at the output of the claimed object (block 19) plot 51. The signal and the introduced interference are designated by the same symbols as in Fig.10.

Заявляемый способ выражается в следующем.The inventive method is expressed in the following.

Опорный генератор 1 вырабатывает сигнал, представляющий собой электромагнитные колебания несущей частоты ЗС ƒ0. Устройство 2 формирования Μ парциальных импульсов в соответствии с выражением М=2k, где k=2, 3,…, при ограниченном значении k в соответствии с выбранным кодом обеспечивает получение ФКМ-радиоимпульса в составе М=2k парциальных радиоимпульсов несущей частоты, одинаковой амплитуды u0, одинаковой длительности τ0 при ограниченном числе Р>1 различающихся возможных значений начальной фазы колебаний ϕi каждого из парциальных радиоимпульсов, где

Figure 00000006
, и может быть построено, например, по известной схеме формирования D-кода, описанной в источнике [5]. Значение k ограничивается реализацией требуемой дальности действия РЛС, определяя степень накопления принимаемого эхо-сигнала в СФ, поскольку дальность пропорциональна
Figure 00000007
. Устройство формирования ФКМ-сигнала 3, выполненное, например, по известной схеме [6, с. 424-425, рис. 2.36], обеспечивает формирование ФКМ-радиоимпульса с уменьшенными в n раз значениями начальных фаз ϕi парциальных радиоимпульсов, поступивших с устройства 2, в соответствии с выражением
Figure 00000008
, где
Figure 00000009
- номер гармоники зондирующего сигнала.The reference generator 1 generates a signal representing the electromagnetic oscillations of the carrier frequency ЗС ƒ 0 . Device 2 for the formation of Μ partial pulses in accordance with the expression M = 2 k , where k = 2, 3, ..., with a limited value of k in accordance with the selected code, provides the receipt of an FCM radio pulse in the composition of M = 2 k partial radio pulses of the carrier frequency, the same amplitude u 0 , the same duration τ 0 with a limited number of P> 1 different possible values of the initial phase of oscillations ϕ i of each of the partial radio pulses, where
Figure 00000006
, and can be built, for example, according to the well-known D-code generation scheme described in the source [5]. The value of k is limited by the implementation of the required range of the radar, determining the degree of accumulation of the received echo signal in the SF, since the range is proportional to
Figure 00000007
... The device for the formation of the PCM signal 3, made, for example, according to the well-known scheme [6, p. 424-425, Fig. 2.36], provides the formation of a PCM radio pulse with n times reduced values of the initial phases ϕ i of the partial radio pulses received from device 2, in accordance with the expression
Figure 00000008
, where
Figure 00000009
- harmonic number of the probing signal.

Передатчик 4 усиливает ФКМ-радиоимпульс частоты ƒ0 и подает его на вход передающей антенны 5, с помощью которой сформированный ЗС излучается в заданную область пространства.The transmitter 4 amplifies the PCM radio pulse of frequency ƒ 0 and feeds it to the input of the transmitting antenna 5, with the help of which the formed ES is emitted into the given region of space.

Приемная антенна 6 служит для приема эхо-сигнала, рассеянного ОНЭС 20 на частоте n-й гармоники ЗС. Этот сигнал представляет собой ФКМ-радиоимпульс частоты nƒ0, но уже с законом внутриимпульсной манипуляции фазы, соответствующим установленному в устройстве 2 коду длиной М=2k с последовательностью значений начальных фаз

Figure 00000010
, поскольку ЗС преобразуется нелинейным элементом в эхо-сигнал на частоте n-й гармоники с увеличенными в n раз начальными фазами парциальных радиоимпульсов. Приемник 7 усиливает сигналы, поступившие на его вход с выхода приемной антенны 6 и подает их на вход согласованного фильтра 8.The receiving antenna 6 serves to receive the echo signal scattered by ONES 20 at the frequency of the n-th harmonic of the ES. This signal is an FCM radio pulse of frequency nƒ 0 , but already with the law of intra-pulse phase manipulation, corresponding to the code of length M = 2 k set in device 2 with a sequence of values of the initial phases
Figure 00000010
, since the ES is converted by a nonlinear element into an echo signal at the frequency of the n-th harmonic with the initial phases of partial radio pulses increased by a factor of n. The receiver 7 amplifies the signals received at its input from the output of the receiving antenna 6 and feeds them to the input of the matched filter 8.

Согласованный фильтр 8 предназначен для сжатия эхо-сигнала от ОНЭС, представляющего собой ФКМ-радиоимпульс на частоте nƒ0. Для реализации сжатия импульсная характеристика СФ выполняется зеркальной по отношению к закону внутриимпульсной манипуляции фазы, установленному в устройстве 2 по принятому для работы коду длиной М=2k.The matched filter 8 is designed to compress the echo signal from the ONES, which is a PCM radio pulse at a frequency nƒ 0 . To implement the compression, the impulse response of the SF is mirror-like with respect to the intra-impulse phase keying law set in device 2 according to the code of length M = 2 k adopted for operation.

Одновременно (параллельно) с СФ эхо-сигнал подвергается обработке в первом 9 (ДФ1) и втором 10 (ДФ2) дополнительных фильтрах, построенных, к примеру, как и СФ, по известной схеме [7, С.436-437, рис. 16.6], но с отличающимися от СФ импульсными характеристиками. Первая половина импульсной характеристики ДФ1 противоположна первой половине импульсной характеристики СФ, а вторая половина совпадает со второй половиной ИХ СФ. Во втором дополнительном фильтре первая половина ИХ совпадает со второй половиной ИХ ДФ1, а вторая половина ИХ ДФ2 совпадает с первой половиной ИХ ДФ1. Такое построение ИХ и включение дополнительных фильтров параллельно СФ обеспечивает получение на их выходах сигналов, представляющих собой взаимокорреляционные функции с нулевыми значениями пиков в месте максимума АКФ СФ и противофазными значениями пиков относительно АКФ в одном случае (для одного ДФ) с одной стороны относительно максимума АКФ, а в другом случае (для другого ДФ) с другой стороны относительно максимума АКФ.Simultaneously (in parallel) with the SF, the echo signal is processed in the first 9 (DF1) and the second 10 (DF2) additional filters, built, for example, like the SF, according to the well-known scheme [7, P.436-437, Fig. 16.6], but with impulse characteristics different from SF. The first half of the impulse response DF1 is opposite to the first half of the impulse response of the SF, and the second half coincides with the second half of the IH SF. In the second additional filter, the first half of IH coincides with the second half of IH DF1, and the second half of IH DF2 coincides with the first half of IH DF1. Such a construction of the IR and the inclusion of additional filters in parallel with the LF ensures that signals at their outputs are obtained, which are cross-correlation functions with zero values of the peaks in the place of the maximum of the ACF of the SF and antiphase values of the peaks relative to the ACF in one case (for one DF) on the one hand relative to the maximum of the ACF, and in the other case (for another DF) on the other hand relative to the maximum of the ACF.

Далее сигналы с выхода СФ одновременно поступают на первые входы первого сумматора 11 и первого блока вычитания 12, второго сумматора 13, и второго блока вычитания 14. Сумматоры и блоки вычитания могут быть выполнены по обычной схеме усилителей на два входа или с прямым и инверсным входами по типу описанных в [8, С.91, рис. 2.23].Further, the signals from the output of the SF are simultaneously fed to the first inputs of the first adder 11 and the first subtraction unit 12, the second adder 13, and the second subtractor unit 14. The adders and subtraction units can be performed according to a conventional amplifier circuit for two inputs or with direct and inverse inputs. the type described in [8, P.91, Fig. 2.23].

На вторые входы первого сумматора 11 и первого блока вычитания 12 одновременно подаются сигналы с выхода ДФ1, а на вторые входы второго сумматора 13 и второго блока вычитания 14 одновременно подаются сигналы с выхода ДФ2.Signals from the output of DF1 are simultaneously supplied to the second inputs of the first adder 11 and the first block of subtraction 12, and signals from the output of DF2 are simultaneously supplied to the second inputs of the second adder 13 and the second block of subtraction 14.

После суммарно-разностной обработки сигналы с выхода первого сумматора 11 подаются на первый вход первого блока пересечения 15, на второй вход которого подаются сигналы с выхода первого блока вычитания 12. Затем сигналы с выхода первого блока пересечения 15, пройдя первый ограничитель снизу на нулевом уровне 17, поступают на первый вход третьего блока пересечения 19. Блоки 11, 12, 15, 17 образуют первый канал обработки.After the sum-difference processing, the signals from the output of the first adder 11 are fed to the first input of the first block of intersection 15, to the second input of which signals are supplied from the output of the first block of subtraction 12. Then the signals from the output of the first block of intersection 15, passing the first limiter from below at the zero level 17 , arrive at the first input of the third block of intersection 19. Blocks 11, 12, 15, 17 form the first processing channel.

Аналогично первому каналу организуется второй канал в составе блоков 13, 14, 16, 18. Для этого после суммарно-разностной обработки сигналы с выхода второго сумматора 13 подаются на первый вход второго блока пересечения 16, на второй вход которого подаются сигналы с выхода второго блока вычитания 14. Затем сигналы с выхода второго блока пересечения 16, пройдя второй ограничитель снизу на нулевом уровне 18, поступают на второй вход третьего блока пересечения 19.Similarly to the first channel, the second channel is organized as a part of blocks 13, 14, 16, 18. For this, after the sum-difference processing, the signals from the output of the second adder 13 are fed to the first input of the second block of intersection 16, to the second input of which signals are fed from the output of the second block of subtraction 14. Then the signals from the output of the second block of intersection 16, passing the second limiter from the bottom at the zero level 18, arrive at the second input of the third block of intersection 19.

Ограничители снизу на нулевом уровне могут быть выполнены по простой схеме диодного детектора [9, С.140, рис. 5.12].Limiters from below at the zero level can be made according to a simple diode detector circuit [9, P.140, Fig. 5.12].

Блоки пересечения могут быть реализованы на базе сумматоров, вычитающих устройств и устройств вычисления модуля [10, С.14, рис. 1].Intersection blocks can be implemented on the basis of adders, subtractors and modules for calculating the module [10, P.14, Fig. 1].

Задачей первого канала обработки является минимизация боковых пиков с одной стороны (например, слева) от основного пика АКФ СФ и исключение этих пиков с другой стороны (например, справа) от основного пика АКФ СФ.The task of the first processing channel is to minimize side peaks on one side (for example, to the left) of the main peak of the ACF SF and exclude these peaks on the other side (for example, to the right) of the main peak of the ACF SF.

Аналогичную задачу решает второй канал обработки с той лишь разницей, что стороны минимизации и исключения пиков меняются местами.A similar problem is solved by the second processing channel with the only difference that the sides of minimizing and eliminating peaks are reversed.

В этом случае с помощью третьего блока пересечения 19 обеспечивается полная компенсация боковых пиков АКФ СФ.In this case, with the help of the third block of intersection 19, full compensation of the side peaks of the ACF SF is provided.

Что касается шумов и помех, то организация поканальной обработки на основе суммарно разностного преобразования с использованием операции пересечения и с учетом указанного ранее подбора импульсных характеристик дополнительных фильтров обеспечивает минимизацию шумов и помех и их существенную декорреляцию на входах третьего блока пересечения 19, который позволяет в значительной мере их компенсировать, улучшая помехоустойчивость.As for noise and interference, the organization of channel-by-channel processing based on the total difference transformation using the intersection operation and taking into account the previously indicated selection of the impulse characteristics of additional filters ensures the minimization of noise and interference and their significant decorrelation at the inputs of the third intersection block 19, which allows to a large extent compensate for them, improving noise immunity.

Поясним используемую в заявляемом способе операцию пересечения, свойства и структурная реализация которой приведены, например, в [10, С.13-17], которая в общем случае имеет видLet us explain the intersection operation used in the claimed method, the properties and structural implementation of which are given, for example, in [10, p. 13-17], which in the general case has the form

Figure 00000011
Figure 00000011

где x(t) и y(t) - произвольные функции времени или сигналы.where x (t) and y (t) are arbitrary functions of time or signals.

Это выражение может быть представлено в ином виде:This expression can be represented in a different form:

Figure 00000012
Figure 00000012

Оба выражения эквивалентны, но физический смысл процедуры лучше выясняется из последнего соотношения. Из него следует, что процедура пересечения обеспечивает выбор удвоенного меньшего по модулю из двух сопоставляемых значений (сигналов) со знаком, равным произведению знаков этих значений. Применение этой операции, позволяет исключать боковые пики АКФ и минимизировать остатки шумов и помех.Both expressions are equivalent, but the physical meaning of the procedure is better understood from the last relation. It follows from it that the intersection procedure provides the choice of twice the lesser in absolute value of the two compared values (signals) with a sign equal to the product of the signs of these values. The use of this operation allows you to exclude the side peaks of the ACF and minimize the residual noise and interference.

Сущность, работоспособность и эффективность заявляемого способа поясняется путем имитационного математического моделирования. Примем рабочую частоту сигнала опорного генератора 1 ƒ0 равной 5 МГц.The essence, performance and efficiency of the proposed method is illustrated by mathematical simulation. Let us take the operating frequency of the signal of the reference generator 1 ƒ 0 equal to 5 MHz.

Этот сигнал преобразуется в устройстве формирования парциальных импульсов 2 в фазоманипулированный радиоимпульс в составе Μ=2k, где в общем случае k=2, 3,…, парциальных импульсов с манипуляциями начальных фаз ϕi={0, π) в соответствии с принятым кодом. В качестве кодаThis signal is converted in the device for the formation of partial pulses 2 into a phase-shift keyed radio pulse in the composition Μ = 2 k , where in the general case k = 2, 3, ..., partial pulses with manipulations of the initial phases ϕ i = {0, π) in accordance with the received code ... As code

используется D-код [11, С.106-109]. Примем k=3, тогда М=8, что позволяет получить обозримые результаты при моделировании при сохранении всех свойств D-кода. Тогда последовательность информационных символов, соответствующих одной из реализаций 8-элементного D-кода будет: {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1}.the D-code is used [11, P.106-109]. Let us take k = 3, then M = 8, which makes it possible to obtain observable results in the simulation while preserving all the properties of the D-code. Then the sequence of information symbols corresponding to one of the 8-element D-code implementations will be: {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1}.

Поставим в соответствие нулевой позиции кода нулевую начальную фазу парциального импульса, а единичной позиции - фазу, равную π. Тогда последовательность значений начальных фаз парциальных радиоимпульсов в выходном сигнале устройства 2 будет иметь вид: {0, 0, 0, π, π, π, 0, π}. Вид сигнала на частоте ƒ0=5 МГц с полученной манипуляцией начальных фаз при принятой в модели длительности парциального импульса на выходе устройства 2 приведен на фиг.2, эпюре 21, где обозначена длительность парциального импульса τo≈0,7 мкс.Let us associate the zero position of the code with the zero initial phase of the partial impulse, and the unit position with the phase equal to π. Then the sequence of values of the initial phases of partial radio pulses in the output signal of device 2 will have the form: {0, 0, 0, π, π, π, 0, π}. The form of a signal at a frequency of ƒ 0 = 5 MHz with the obtained manipulation of the initial phases with the adopted in the model the duration of the partial pulse at the output of device 2 is shown in Fig. 2, plot 21, where the duration of the partial pulse is τ o ≈ 0.7 μs.

Этот сигнал поступает в устройство формирования ФКМ-сигнала 3, которое, обеспечивает формирование ФКМ-радиоимпульса с уменьшенными в общем случае в n раз значениями начальных фаз ϕi парциальных радиоимпульсов, поступивших с устройства 2, в соответствии с выражением

Figure 00000013
. Будем исходить из необходимости приема эхо-сигнала от ОНЭС на второй гармонике несущей частоты ЗС. Тогда n=2, а последовательность значений начальных фаз парциальных радиоимпульсов в зондирующем ФКМ-радиоимпульсе приобретает вид: {0, 0, 0, π/2, π/2, π/2, 0, π/2}. Вид сигнала на выходе устройства 3 показан на фиг.2, эпюре 22.This signal enters the device for the formation of the PCM signal 3, which ensures the formation of the PCM radio pulse with the values of the initial phases ϕ i of the partial radio pulses received from the device 2, reduced in the general case by a factor of n, in accordance with the expression
Figure 00000013
... We will proceed from the need to receive an echo signal from the ONES at the second harmonic of the ES carrier frequency. Then n = 2, and the sequence of values of the initial phases of the partial radio pulses in the probing PCM radio pulse takes the form: {0, 0, 0, π / 2, π / 2, π / 2, 0, π / 2}. The type of signal at the output of the device 3 is shown in Fig. 2, diagram 22.

Далее сигнал усиливается в передатчике 4 и излучается передающей антенной 5 в заданную область пространства в направлении ОНЭС.Further, the signal is amplified in the transmitter 4 and emitted by the transmitting antenna 5 into a given area of space in the direction of the ONES.

В ОНЭС излученный сигнал преобразуется в эхо-сигнал на частоте в общем случае n-й гармоники ЗС с увеличенными в n раз начальными фазами парциальных радиоимпульсов. В данном случае используется вторая гармоника, как наиболее мощная в составе эхо-сигнала.In ONES, the emitted signal is converted into an echo signal at a frequency in the general case of the n-th harmonic of the ES with the initial phases of partial radio pulses increased by n times. In this case, the second harmonic is used, as the most powerful one in the echo signal.

Анализ [12] и моделирование показывают, что работа нелинейного элемента по формированию отраженного сигнала на второй гармонике вполне удовлетворительно аппроксимируется выражениемAnalysis [12] and modeling show that the work of a nonlinear element to generate a reflected signal at the second harmonic is quite satisfactorily approximated by the expression

Figure 00000014
Figure 00000014

где uo(t) - отраженный эхо-сигнал;where u o (t) is the reflected echo signal;

uз(t) - зондирующий сигнал (фиг.2, эпюра 22).u s (t) is a probing signal (Fig. 2, plot 22).

Вид отраженного эхо-сигнала представлен эпюрой 23 на фиг.2. Как следует из результатов моделирования, в составе этого сигнала доминирует составляющая на второй гармонике, хотя в наличии и другие составляющие в том числе и постоянная составляющая, и отчетливо проявляются «скачки» фаз парциальных импульсов.The reflected echo is represented by plot 23 in FIG. 2. As follows from the simulation results, the second harmonic component dominates in the composition of this signal, although there are other components, including the constant component, and "jumps" of the phases of partial impulses are clearly manifested.

Отраженный эхо-сигнал принимается приемной антенной 6, усиливается и подвергается полосовой фильтрации в приемнике 7, как и в любом приемнике для снижения уровня шумов и помех, и поступает одновременно на входы согласованного фильтра 8, первого дополнительного фильтра 9 и второго дополнительного фильтра 10.The reflected echo signal is received by the receiving antenna 6, amplified and subjected to band-pass filtering in the receiver 7, as in any receiver to reduce the level of noise and interference, and arrives simultaneously at the inputs of the matched filter 8, the first additional filter 9 and the second additional filter 10.

Вид сигнала с выхода приемника 7 показан эпюрой 24 на фиг.2. Как следует из результатов моделирования, этот сигнал представляет собой ФКМ-радиоимпульс на частоте 2ƒ0 (8 МГц) с манипуляцией фаз парциальных импульсов {0, π), повторяющих манипуляцию фаз на выходе устройства 2 (сравнение эпюр 21 и 24).The form of the signal from the output of the receiver 7 is shown by the diagram 24 in Fig. 2. As follows from the simulation results, this signal is a PCM radio pulse at a frequency of 2ƒ 0 (8 MHz) with phase manipulation of partial pulses {0, π), which repeat the phase manipulation at the output of device 2 (comparison of plots 21 and 24).

Об этом же свидетельствует представление сигналов в частотной области в виде амплитудных спектров, показанное на фиг.3.This is also evidenced by the representation of signals in the frequency domain in the form of amplitude spectra, shown in Fig. 3.

На фиг.3 представлены: 25 - спектр ЗС с выхода передатчика 4; 26 - спектр эхо-сигнала, отраженного ОНЭС; 27 - спектр принятого сигнала на выходе приемника 7.Figure 3 shows: 25 - spectrum of the ES from the output of the transmitter 4; 26 - spectrum of the echo signal reflected by ONES; 27 - spectrum of the received signal at the output of the receiver 7.

Как видно из фиг.3, спектры зондирующего и отраженного сигнала отличаются как несущей частотой (в два раза), так и формой. Спектр сигнала с выхода приемника представляет собой типичный амплитудный спектр ФКМ-радиоимпульса с манипуляцией фаз ϕi={0, π} и количеством парциальных импульсов Μ, удовлетворяющим условию Μ=2k, где k=3. Ширина выделенного приемником спектра Δƒ определяется длительностью парциального радиоимпульса и выражается соотношением Δƒ≈2/τo.As can be seen from Fig. 3, the spectra of the probing and reflected signals differ both in the carrier frequency (two times) and in the shape. The signal spectrum from the receiver output is a typical amplitude spectrum of a PCM radio pulse with phase manipulation ϕ i = {0, π} and the number of partial pulses Μ satisfying the condition Μ = 2 k , where k = 3. The width of the spectrum allocated by the receiver Δƒ is determined by the duration of the partial radio pulse and is expressed by the ratio Δƒ≈2 / τ o .

Далее сигнал с выхода приемника 7 подвергается одновременной обработке в СФ - 8, ДФ1 - 9 и ДФ2 - 10 в соответствии с ИХ указанных фильтров. Вид ИХ фильтров показан на фиг.4.Further, the signal from the output of the receiver 7 is subjected to simultaneous processing in SF - 8, DF1 - 9 and DF2 - 10 in accordance with the IH of these filters. The type of their filters is shown in Fig. 4.

Эпюра 28 представляет собой ИХ СФ, эпюра 29 - ИХ ДФ1, а эпюра 30 - ИХ ДФ2. Как следует из сопоставления эпюр ИХ СФ и выходного сигнала приемника (эпюра 24 на фиг.2), они зеркальны, поэтому СФ сжимает принятый на второй гармонике сигнал в Μ раз (в данном случае Μ=8) и на его выходе реализуется АКФ. Импульсные характеристики 28 и 29 ДФ1 и ДФ2 подобраны, как было указано ранее, и это видно из их сопоставления относительно импульсных характеристик СФ и друг друга, так, что за счет последующей суммарно-разностной обработки в каналах и использования процедуры пересечения удается обеспечить полную компенсацию боковых лепестков АКФ. Покажем это, проиллюстрировав процесс обработки принимаемого сигнала в отсутствие шума, для более точного представления.Plot 28 is IH SF, plot 29 is IH DF1, and plot 30 is IH DF2. As follows from the comparison of the plots of the IR SF and the output signal of the receiver (plot 24 in Fig. 2), they are mirrored, therefore, the SF compresses the signal received at the second harmonic by a factor of Μ (in this case, Μ = 8) and an ACF is realized at its output. The impulse characteristics 28 and 29 of DF1 and DF2 were selected, as indicated earlier, and this is evident from their comparison with respect to the impulse characteristics of the SF and each other, so that due to the subsequent total-difference processing in the channels and the use of the petals of the ACF. Let us show this by illustrating the process of processing the received signal in the absence of noise, for a more accurate representation.

Этот процесс в виде эпюр сигналов на выходе элементов схемы (фиг.1) показан на фиг.5 в реальном масштабе времени с параметрами, принятыми при моделировании.This process in the form of diagrams of signals at the output of the circuit elements (Fig. 1) is shown in Fig. 5 in real time with the parameters adopted in the simulation.

На фиг.5 первые три эпюры повторяют уже приведенные на фиг.2, поэтому для их обозначения используется ранее принятая нумерация: 22 - ЗС передатчика; 23 - эхо-сигнал, рассеянный ОНЭС; 24 - отраженный сигнал на второй гармонике на выходе приемника. Отличие от эпюр на фиг.2 заключается в сдвиге эхо-сигнала относительно начала координат на некоторое время запаздывания tз, обусловленное реальным наличием определенного расстояния между нелинейной РЛС и ОНЭС.In Fig. 5, the first three diagrams repeat those already shown in Fig. 2, therefore, the previously adopted numbering is used for their designation: 22 - transmitter ES; 23 - echo signal scattered by ONES; 24 - reflected signal at the second harmonic at the output of the receiver. The difference from the diagrams in Fig. 2 lies in the shift of the echo signal relative to the origin of coordinates for a certain time delay t s , due to the real presence of a certain distance between the nonlinear radar and ONES.

Соответственный временной сдвиг приобретают все последующие сигналы на выходе элементов схемы.The corresponding time shift is acquired by all subsequent signals at the output of the circuit elements.

Эпюра 31 представляет собой сигнал на выходе СФ 8, его мгновенное значение u8(t). Это свертка сигнала с выхода приемника и ИХ СФ или сжатый в 8 раз входной сигнал 24, имеющий вид АКФ с основным лепестком и боковыми пиками, которые необходимо компенсировать. Эта же эпюра иллюстрирует сигнал на выходе объекта-прототипа.Diagram 31 is a signal at the output of SF 8, its instantaneous value u 8 (t). This is a convolution of the signal from the output of the receiver and the IH SF or 8 times compressed input signal 24, which has the form of an ACF with the main lobe and side peaks that need to be compensated. The same diagram illustrates the signal at the output of the prototype object.

Необходимо заметить, что для реализации возможности размещения эпюр сигналов на одной фигуре, использовались разные амплитудные коэффициенты. С одинаковыми коэффициентами показаны сравниваемые сигналы.It should be noted that in order to implement the possibility of placing the signal diagrams on one figure, different amplitude coefficients were used. The compared signals are shown with the same coefficients.

Эпюры 31…35 иллюстрируют работу первого канала обработки. Эпюра 32 представляет собой сигнал на выходе ДФ1 u9(t), который является сверткой сигнала с выхода приемника 7 и ИХ ДФ1 и имеет вид ВКФ1. Эпюра 33 представляет собой сигнал на выходе первого сумматора 11 u11(t) и является когерентной суммой АКФ с выхода блока СФ 8 и ВКФ с выхода блока ДФ1: u11(t)=u8(t)+u9(t). В свою очередь эпюра 34 представляет собой сигнал на выходе первого блока разности 12 u12(t) и является когерентной разностью АКФ с выхода блока СФ 8 и ВКФ1 с выхода блока ДФ1: u12(t)=u8(t)-u9(t).Diagrams 31 ... 35 illustrate the operation of the first processing channel. Plot 32 is a signal at the output of DF1 u 9 (t), which is a convolution of the signal from the output of the receiver 7 and IH DF1 and has the form VKF1. Diagram 33 is a signal at the output of the first adder 11 u 11 (t) and is the coherent sum of the ACF from the output of the SF 8 block and the CCF from the output of the DF1 block: u 11 (t) = u 8 (t) + u 9 (t). In turn, the plot 34 is the signal at the output of the first block of the difference 12 u 12 (t) and is the coherent difference of the ACF from the output of the SF 8 block and the CCF1 from the output of the DF1 block: u 12 (t) = u 8 (t) -u 9 (t).

Принятые при моделировании параметры сигналов и используемый для иллюстрации работы масштаб не позволяют продемонстрировать фазовые соотношения пиков АКФ и ВКФ, которые являются следствием указанного ранее выбора импульсных характеристик ДФ1 и ДФ2 и используются для компенсации боковых пиков АКФ.The signal parameters adopted in the simulation and the scale used to illustrate the operation do not allow demonstrating the phase relationships of the ACF and CCF peaks, which are a consequence of the previously mentioned choice of the impulse characteristics DF1 and DF2 and are used to compensate for the side peaks of the ACF.

Далее сигналы с выхода первого сумматора 11 и первого блока разности 12 подвергаются процедуре пересечения в первом блоке пересечения 15 в видеFurther, the signals from the output of the first adder 11 and the first block of the difference 12 undergo an intersection procedure in the first block of intersection 15 in the form

Figure 00000015
Figure 00000015

где u15(t) - мгновенное значение напряжения на выходе первого блока пересечения 15.where u 15 (t) is the instantaneous voltage value at the output of the first block of intersection 15.

Этот сигнал затем подвергается ограничению снизу на нулевом уровне в первом ограничителе 17. Сглаженное значение сигнала, прошедшего ограничитель 17 и представляющего собой огибающую сигнала пересечения в виде U17(t) показано на фиг.5, эпюре 35. Данный сигнал является результатом работы первого канала и, как видно из результатов моделирования, уже не имеет боковых пиков АКФ справа от основного пика, а не скомпенсированным остался всего один пик слева от основного.This signal is then subjected to bottom clipping at zero level in the first limiter 17. The smoothed value of the signal that has passed the limiter 17 and is the envelope of the crossing signal in the form of U 17 (t) is shown in Fig. 5, plot 35. This signal is the result of the operation of the first channel and, as can be seen from the simulation results, it no longer has side ACF peaks to the right of the main peak, and only one peak to the left of the main peak remained uncompensated.

Задачу компенсации этого пика решает второй канал обработки, работающий аналогично первому с той лишь разницей, что в работе вместо ДФ1 участвует ДФ2.The problem of compensating for this peak is solved by the second processing channel, which operates similarly to the first with the only difference that instead of DF1, DF2 participates in the work.

Эпюры 36…39 иллюстрируют работу второго канала обработки. Эпюра 36 представляет собой сигнал на выходе ДФ2 u10(t), который является сверткой сигнала с выхода приемника 7 и ИХ ДФ2 и имеет вид ВКФ2. Эпюра 37 представляет собой сигнал на выходе второго сумматора 13 u13(t) и является когерентной суммой АКФ с выхода блока СФ 8 и ВКФ2 с выхода блока ДФ2: u13(t)=u8(t)+u10(t). В свою очередь эпюра 38 представляет собой сигнал на выходе второго блока разности 14 u14(t) и является когерентной разностью АКФ с выхода блока СФ 8 и ВКФ2 с выхода блока ДФ2: u14(t)=u8(t)-u10(t).Diagrams 36 ... 39 illustrate the work of the second processing channel. Diagram 36 is a signal at the output of DF2 u 10 (t), which is a convolution of the signal from the output of the receiver 7 and IH DF2 and has the form VKF2. Diagram 37 is a signal at the output of the second adder 13 u 13 (t) and is the coherent sum of the ACF from the output of the SF 8 block and the CCF2 from the output of the DF2 block: u 13 (t) = u 8 (t) + u 10 (t). In turn, the plot 38 is a signal at the output of the second block of the difference 14 u 14 (t) and is the coherent difference of the ACF from the output of the SF 8 block and the CCF2 from the output of the DF2 block: u 14 (t) = u 8 (t) -u 10 (t).

Сигналы с выхода второго сумматора 13 и второго блока разности 14 подвергаются процедуре пересечения во втором блоке пересечения 16 в видеThe signals from the output of the second adder 13 and the second block of the difference 14 are subjected to the crossing procedure in the second block of the crossing 16 in the form

Figure 00000016
Figure 00000016

где u16(t) - мгновенное значение напряжения на выходе второго блока пересечения 16.where u 16 (t) is the instantaneous voltage value at the output of the second block of intersection 16.

Далее этот сигнал подвергается ограничению снизу на нулевом уровне во втором ограничителе 18. Сглаженное значение сигнала, прошедшего ограничитель 18 и представляющего собой огибающую сигнала пересечения в виде U18(t) показано на фиг.5, эпюре 39. Этот сигнал является результатом работы второго канала и, как видно из результатов моделирования, не имеет боковых пиков АКФ слева от основного пика, а не скомпенсированным остался всего один пик справа от основного.Further, this signal is subjected to lower limiting at the zero level in the second limiter 18. The smoothed value of the signal that has passed the limiter 18 and represents the envelope of the crossing signal in the form of U 18 (t) is shown in Fig. 5, plot 39. This signal is the result of the second channel and, as can be seen from the simulation results, the ACF has no side peaks to the left of the main peak, and only one peak to the right of the main peak remained uncompensated.

Для полной компенсации боковых пиков АКФ сигналы с выходов первого канала обработки U17(t) и второго канала обработки U18(t) подвергаются процедуре пересечения в третьем блоке пересечения 19 в видеTo fully compensate for the side peaks of the ACF, the signals from the outputs of the first processing channel U 17 (t) and the second processing channel U 18 (t) undergo an intersection procedure in the third intersection block 19 in the form

Figure 00000017
Figure 00000017

где U19(t) - огибающая результирующей АКФ на выходе заявляемого объекта изобретения, которая показана на фиг.5, эпюре 40.where U 19 (t) is the envelope of the resulting ACF at the output of the claimed subject matter, which is shown in Fig. 5, diagram 40.

Как следует из результатов моделирования, боковые пики АКФ оказываются полностью скомпенсированными.As follows from the simulation results, the side peaks of the ACF are fully compensated.

В более крупном масштабе сравнение результатов обработки сигнала в объекте-прототипе и заявляемом объекте показано на фиг.6, где представлены нормированные огибающие АКФ объекта-прототипа (эпюра 41) и на выходе заявляемого объекта (эпюра 42). Основные пики АКФ для обоих объектов совпадают, а все боковые пики АКФ в заявляемом объекте, в отличие от прототипа, оказываются исключенными.On a larger scale, a comparison of the results of signal processing in the prototype object and the claimed object is shown in Fig. 6, which presents the normalized envelopes of the ACF of the prototype object (plot 41) and at the output of the claimed object (plot 42). The main peaks of the ACF for both objects coincide, and all the side peaks of the ACF in the claimed object, in contrast to the prototype, are excluded.

Далее рассмотрим процесс компенсации шумов заявляемым объектом. Для этого представим отраженный ОНЭС эхо-сигнал u20(t) в виде суммы полезного сигнала uc(t) и шума n(t), распределенного по нормальному закону с нулевым средним значением и среднеквадратическим отклонением (СКО) σш:u20(t)=uc(t)+n(t). При этом отношение амплитуды полезного сигнала Uc max к СКО шума примем примерно равным единице: Uc maxш≈1.Next, consider the process of noise compensation by the claimed object. To do this, we represent the reflected ONES echo signal u 20 (t) as the sum of the useful signal u c (t) and noise n (t), distributed according to the normal law with zero mean value and standard deviation (RMS) σ w : u 20 ( t) = u c (t) + n (t). In this case, the ratio of the amplitude of the useful signal U c max to the RMS deviation of the noise is assumed to be approximately equal to unity: U c max / σ w ≈1.

В частотной области это иллюстрируется фиг.7, где показаны амплитудные спектры: 25 - зондирующего сигнала с выхода передатчика 4, 26 - эхо-сигнала, отраженного ОНЭС, 27 - принятого сигнала на выходе приемника 7. Поскольку фиг.7 по смыслу повторяет амплитудные спектры, представленные на фиг.3, нумерация эпюр на фиг.7 соответствует нумерации эпюр на фиг.3. Отличие заключается в наличии шума, скрывающего полезный сигнал, и это заметно на эпюрах 25 и 26.In the frequency domain, this is illustrated in Fig. 7, which shows the amplitude spectra: 25 - the probing signal from the output of the transmitter 4, 26 - the echo signal reflected by the ONES, 27 - the received signal at the output of the receiver 7. Since Fig. 7 in meaning repeats the amplitude spectra shown in Fig. 3, the numbering of the diagrams in Fig. 7 corresponds to the numbering of the diagrams in Fig. 3. The difference lies in the presence of noise hiding the useful signal, and this is noticeable in plots 25 and 26.

Процесс компенсации шумов аналогичен рассмотренному и иллюстрируется эпюрами сигналов на выходах элементов схемы, представленными на фиг.8. Эти эпюры полностью соответствуют по смыслу и по выходам блоков эпюрам на фиг.5, поэтому нумерация эпюр сохранена неизменной, а процедуры компенсации шума такие же, как при компенсации боковых пиков АКФ. При этом в начале обработки (на входе приемника) полезный сигнал практически скрыт в шуме (фиг.8, эпюра 23). Затем, на выходе приемника вследствие полосовой фильтрации сигнал становится заметен, хотя и не значительно (фиг.8, эпюра 24). После согласованного фильтра 8, который накапливает полезный сигнал, сжимая его, сигнал заметно выделяется на фоне шума (фиг.8, эпюра 31). Это имеет место и в объекте-прототипе, однако уровень шума остается достаточно высоким. Далее в заявляемом объекте происходит его компенсация совместно с боковыми пиками АКФ, что иллюстрируется эпюрами 32…39 на фиг.8.The noise compensation process is similar to that discussed and is illustrated by the signal diagrams at the outputs of the circuit elements shown in Fig. 8. These plots fully correspond in meaning and in terms of block outputs to the plots in Fig. 5, therefore the numbering of the plots is kept unchanged, and the noise compensation procedures are the same as when compensating for the lateral peaks of the ACF. In this case, at the beginning of processing (at the input of the receiver), the useful signal is practically hidden in the noise (Fig. 8, plot 23). Then, at the output of the receiver, due to band-pass filtering, the signal becomes noticeable, although not significantly (Fig. 8, plot 24). After the matched filter 8, which accumulates the useful signal, compressing it, the signal stands out noticeably against the background noise (Fig. 8, plot 31). This is also the case in the prototype object, but the noise level remains quite high. Further, in the claimed object, it is compensated together with the lateral peaks of the ACF, which is illustrated by plots 32 ... 39 in Fig. 8.

Результат обработки смеси полезного сигнала и шума при отношении сигнал/шум на входе приемника примерно равном единице иллюстрируется эпюрой 40 на фиг.8. Как следует из эпюры выходного сигнала блока 19, боковые пики АКФ скомпенсированы полностью (как и в отсутствие шума) и существенно подавлен шум. Имеются отдельные шумовые всплески, оставшиеся не скомпенсированными.The result of processing the mixture of the useful signal and noise when the signal-to-noise ratio at the receiver input is approximately equal to unity is illustrated by the plot 40 in Fig. 8. As follows from the plot of the output signal of block 19, the side peaks of the ACF are fully compensated (as in the absence of noise) and noise is substantially suppressed. There are separate bursts of noise that have remained uncompensated.

Оценка степени компенсации шума в заявляемом объекте по сравнению с прототипом представлена на фиг.9, где показаны нормированные огибающие выходной смеси СФ (блок 8) объекта-прототипа (эпюра 43) и на выходе блока 19 заявляемого объекта (эпюра 44). Основные пики АКФ для обоих объектов совпадают, а все боковые пики АКФ и большая часть шумовых всплесков в заявляемом объекте, в отличие от прототипа, оказываются подавленными.An assessment of the degree of noise compensation in the claimed object in comparison with the prototype is shown in Fig. 9, which shows the normalized envelopes of the SF output mixture (block 8) of the prototype object (plot 43) and at the output of block 19 of the claimed object (plot 44). The main peaks of the ACF for both objects coincide, and all the side peaks of the ACF and most of the noise bursts in the claimed object, in contrast to the prototype, are suppressed.

Количественная оценка степени компенсации шума заявляемым способом осуществлялась путем нахождения отношения дисперсии (мощности) шума на выходе объекта-прототипа к дисперсии шума на выходе заявляемого способа. Это отношение дисперсий, полученное осреднением по множеству реализаций, составило не менее 28.A quantitative assessment of the degree of noise compensation by the claimed method was carried out by finding the ratio of the variance (power) of the noise at the output of the prototype object to the variance of the noise at the output of the claimed method. This variance ratio, obtained by averaging over the set of realizations, was at least 28.

Таков выигрыш заявляемого способа в помехоустойчивости приема относительно слабого сигнала на фоне шума по сравнению с прототипом.This is the advantage of the proposed method in the noise immunity of receiving a relatively weak signal against a background of noise compared to the prototype.

Для исследования процесса компенсации помех заявляемым объектом представим отраженный ОНЭС эхо-сигнал u20(t) в виде суммы полезного сигнала uc(t), шума n(t), распределенного по нормальному закону с нулевым средним значением и СКО σш и совокупности произвольных типовых помех

Figure 00000018
, действующих на частоте и в полосе принимаемого от ОНЭС отраженного сигнала. В качестве помех используем: сигналоподобную коррелированную с эхо-сигналом ФКМ-импульсную помеху в виде 7-элементного кода Баркера с длительностью дискреты, равной длительности парциального импульса τo; шумовую помеху длительностью τш≥Мτo; помеху в виде короткого радиоимпульса длительностью τи1o; помеху в виде длинного радиоимпульса длительностью τи2>Мτo. Тогда на входе приемника 7 действует смесь в виде u20(t)=uc(t)+n(t)+uп(t), причем помехи не накладываются на полезный сигнал и раздельны во времени.To study the process of compensating for interference by the claimed object, we represent the echo signal reflected ONES u 20 (t) as the sum of the useful signal u c (t), noise n (t), distributed according to the normal law with zero mean value and RMS σ w and a set of arbitrary typical interference
Figure 00000018
operating at the frequency and in the band of the reflected signal received from the ONES. As noise we use: signal-like correlated with the echo signal PCM-impulse noise in the form of a 7-element Barker code with a discrete duration equal to the duration of a partial pulse τ o ; noise interference with duration τ w ≥Mτ o ; interference in the form of a short radio pulse with duration τ and 1o ; interference in the form of a long radio pulse with duration τ and 2 > Mτ o . Then, at the input of the receiver 7, a mixture acts in the form u 20 (t) = u c (t) + n (t) + u p (t), and the interference is not superimposed on the useful signal and is separate in time.

Примем отношение амплитуды полезного сигнала Uc max к СКО шума больше единицы Uc maxш≈5, а амплитуды всех принятых помех существенно превышают амплитуду полезного сигнала Uпi max>Uc max.Let us assume that the ratio of the amplitude of the useful signal U c max to the RMS deviation of the noise is greater than one U c max / σ w ≈5, and the amplitudes of all received interference significantly exceed the amplitude of the useful signal U пi max > U c max .

Процесс обработки входной смеси полезного сигнала, шума и помех аналогичен подробно рассмотренной ранее обработке полезного сигнала или шума (фиг.5, фиг.8). Поэтому поясним лишь входные сигналы и приведем результаты обработки, показанные в виде эпюр напряжений на фиг.10, где обозначены: 22 - ЗС передатчика; 45 - сигнал на входе приемника 7 u20(t), включающий в себя эхо-сигнал от ОНЭС - I, ФКМ-импульсную помеху в виде 7-элементного кода Баркера - II, шумовую помеху - III, помеху в виде короткого радиоимпульса - IV, помеху в виде длинного радиоимпульса - V, действующие на фоне шума; 46 - сигналы (эхо-сигнал и помехи) на выходе приемника 7, несколько изменяющие свою форму вследствие полосовой фильтрации; 47 - сигналы на выходе согласованного фильтра 8 (полезный сигнал в виде АКФ-I, помехи - II, III, IV, V в виде соответствующих ВКФ); 48 - огибающая сигналов на выходе СФ, представляющая собой результат обработки в объекте-прототипе; 49 - огибающая сигналов на выходе заявляемого объекта (блок 19).The process of processing the input mixture of the useful signal, noise and interference is similar to the previously discussed processing of the useful signal or noise (Fig. 5, Fig. 8). Therefore, we will only explain the input signals and present the processing results shown in the form of voltage diagrams in Fig. 10, where the following are indicated: 22 - transmitter ES; 45 - signal at the input of the receiver 7 u 20 (t), which includes an echo signal from ONES - I, FKM impulse interference in the form of a 7-element Barker code - II, noise interference - III, interference in the form of a short radio pulse - IV , interference in the form of a long radio pulse - V, acting against the background of noise; 46 - signals (echo and interference) at the output of the receiver 7, slightly changing their shape due to bandpass filtering; 47 - signals at the output of the matched filter 8 (useful signal in the form of ACF-I, interference - II, III, IV, V in the form of the corresponding CCF); 48 - the envelope of signals at the output of the SF, which is the result of processing in the prototype object; 49 - envelope of signals at the output of the claimed object (block 19).

Как следует из эпюры 48 на выходе объекта-прототипа при заданных входных сигналах и их параметрах действует полезный сигнал в виде основного пика АКФ и боковых пиков и все помеховые сигналы, амплитуды которых в зависимости от вида помехи либо соизмеримы по уровню с полезным сигналом, либо существенно его превышают.As follows from the plot 48, at the output of the prototype object for given input signals and their parameters, a useful signal acts in the form of the main peak of the ACF and side peaks and all interference signals, the amplitudes of which, depending on the type of interference, are either comparable in level with the useful signal, or significantly it is exceeded.

В то же время на выходе заявляемого объекта (эпюра 49) действует полезный сигнал в виде только основного пика АКФ и, превышающая полезный сигнал, но существенно ослабленная коррелированная помеха. Что касается других помех, то имеют место их незначительные остатки.At the same time, at the output of the claimed object (plot 49), there is a useful signal in the form of only the main peak of the ACF and, exceeding the useful signal, but significantly weakened correlated interference. As for other disturbances, there are minor residues.

Более наглядно оценка степени компенсации помех в заявляемом объекте по сравнению с прототипом представлена на фиг.11, где показаны нормированные в каждом случае к максимальному уровню помехи огибающие выходной смеси СФ (блок 8) объекта-прототипа (эпюра 50) и на выходе заявляемого объекта (блок 19) эпюра 51. Основные пики АКФ для обоих объектов совпадают, а все боковые пики АКФ и большая часть шумовых всплесков в заявляемом объекте, в отличие от прототипа, оказываются подавленными.A more clear assessment of the degree of interference compensation in the claimed object in comparison with the prototype is shown in Fig. 11, which shows the envelopes of the SF output mixture (block 8) of the prototype object (plot 50) normalized in each case to the maximum noise level and at the output of the claimed object ( block 19) plot 51. The main peaks of the ACF for both objects coincide, and all the side peaks of the ACF and most of the noise bursts in the claimed object, in contrast to the prototype, are suppressed.

Количественная оценка степени компенсации используемых при моделировании помех заявляемым способом осуществлялась путем нахождения отношения нормированной усредненной дисперсии (мощности) помех на выходе объекта-прототипа к нормированной усредненной дисперсии помех на выходе заявляемого способа. Это отношение составило не менее 10.A quantitative assessment of the degree of compensation used in the simulation of interference by the claimed method was carried out by finding the ratio of the normalized average dispersion (power) of interference at the output of the prototype object to the normalized average dispersion of interference at the output of the claimed method. This ratio was at least 10.

Таков выигрыш заявляемого способа в помехоустойчивости приема сигнала на фоне помех по сравнению с прототипом.This is the advantage of the proposed method in the noise immunity of signal reception against the background of interference in comparison with the prototype.

Таким образом, заявляемый способ нелинейной радиолокации обеспечивает полное исключение боковых пиков автокорреляционной функции ФКМ-сигнала и улучшение помехоустойчивости нелинейной РЛС в условиях шумов и помех (в рассмотренных случаях в 28 и 10 раз соответственно).Thus, the inventive method of nonlinear radar provides complete elimination of side peaks of the autocorrelation function of the PCM signal and improvement of the noise immunity of the nonlinear radar under conditions of noise and interference (in the cases considered, by 28 and 10 times, respectively).

Анализ известных технических решений в области нелинейной радиолокации показывает, что заявляемое изобретение, благодаря существенным признакам в составе введенных операций и их последовательности, определившим путь достижения технического результата, заключающегося в исключении боковых пиков автокорреляционной функции ФКМ-сигнала и улучшении помехоустойчивости нелинейной РЛС в условиях шумов и помех, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники в данной предметной области и соответствует требованию «изобретательского уровня».Analysis of known technical solutions in the field of nonlinear radar shows that the claimed invention, due to essential features in the composition of the introduced operations and their sequence, determined the way to achieve the technical result, which consists in eliminating the lateral peaks of the autocorrelation function of the PCM signal and improving the noise immunity of the nonlinear radar in conditions of noise and interference, does not follow for a specialist explicitly from the prior art in this subject area and meets the requirement of "inventive step".

Заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить в заявляемом объекте существенные по отношению к техническому результату отличительные признаки, что позволяет считать заявленное изобретение удовлетворяющим критерию «изобретательская новизна».The applicant has not found an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention. The definition of the prototype, as the closest analogue in terms of the totality of features, made it possible to identify in the claimed object, significant in relation to the technical result, distinctive features, which allows us to consider the claimed invention satisfying the criterion of "inventive novelty".

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы [8] и устройства, применяемые в нелинейных РЛС, например [1], а также оборудование и материалы сверхвысокочастотного диапазона широко распространенной технологии [4, 6, 9, 13].The proposed technical solution is industrially applicable, since for its implementation can be used typical radio engineering units [8] and devices used in nonlinear radars, for example [1], as well as equipment and materials in the microwave range of a widespread technology [4, 6, 9, 13].

Источники информации:Sources of information:

1. Технические средства и методы защиты информации: Учебник для вузов / Зайцев А.П., Шелупанов Α.Α., Мещеряков Р.В. и др.; под ред. А.П. Зайцева и А.А. Шелупанова. - М.: ООО «Издательство Машиностроение», 2009. - 508 с. 1. Technical means and methods of information protection: Textbook for universities / Zaitsev A.P., Shelupanov Α.Α., Meshcheryakov R.V. and etc.; ed. A.P. Zaitsev and A.A. Shelupanova. - M .: OOO "Publishing House of Mechanical Engineering", 2009. - 508 p.

2. Лихачев В.П., Усов Η.Α., Способ нелинейной радиолокации // Патент России №2382380. 2010. Бюл. №5.2. Likhachev VP, Usov Η.Α., Method of nonlinear radar // Patent of Russia №2382380. 2010. Bul. No. 5.

3. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под. ред. проф. В.Б. Пестрякова. М.: - Сов. радио, 1973. - 424 с.3. Noise-like signals in information transmission systems. Under. ed. prof. V.B. Pestryakov. M .: - Sov. radio, 1973 .-- 424 p.

4. Hstger R.О. Harmonic Radar Systems for Near-Ground In-Foliage Nonlinear Scatterers, IEEE Trans. on Aer. and El. Syst., 1976, vol. AES-12, no. 2, pp. 230-245.4. Hstger R.О. Harmonic Radar Systems for Near-Ground In-Foliage Nonlinear Scatterers, IEEE Trans. on Aer. and El. Syst., 1976, vol. AES-12, no. 2, pp. 230-245.

5. Wilson R., Richter J. Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK, IEEE Trans, on Communications, 1979, vol. 27, no. 9, pp. 1296-1301.5. Wilson R., Richter J. Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK, IEEE Trans, on Communications, 1979, vol. 27, no. 9, pp. 1296-1301.

6. Теория и техника генерирования, излучения и приема радиолокационных сигналов: Учебник для слушателей академии / Под ред. Ю.Н. Седышева. - Харьков: ВИРТА, 1986. - 650 с. 6. Theory and technique of generation, emission and reception of radar signals: A textbook for students of the Academy / Ed. Yu.N. Syedysheva. - Kharkov: VIRTA, 1986 .-- 650 p.

7. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника», 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 2000. - 462 с.7. Baskakov S.I. Radio circuits and signals: Textbook. for universities on specials. "Radiotekhnika", 3rd ed., Revised. and additional - M .: Higher school, 2000 .-- 462 p.

8. Алексеенко А.Г. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1985. - 256 с.8. Alekseenko A.G. Application of precision analog microcircuits / A.G. Alekseenko, E.A. Colombet, G.I. Starodub. - 2nd ed., Rev. and additional - M .: Radio and communication, 1985 .-- 256 p.

9. Проектирование радиолокационных приемных устройств / А.П. Голубков, А.Д. Далматов, А.П. Лукошкин и др.; Под ред. М.А. Соколова. - М., Высш. шк., 1984. - 335 с.9. Design of radar receiving devices / A.P. Golubkov, A.D. Dalmatov, A.P. Lukoshkin and others; Ed. M.A. Sokolov. - M., Higher. shk., 1984 .-- 335 p.

10. Универсальный многофункциональный структурный элемент систем обработки информации / В.И. Гордиенко, С.Е. Дубровский, Р.И. Рюмшин, Д.В. Фенев // Радиоэлектроника. Изв. ВУЗов, 1998. - №3. - С.13-17.10. Universal multifunctional structural element of information processing systems / V.I. Gordienko, S.E. Dubrovsky, R.I. Ryumshin, D.V. Fenev // Radioelectronics. Izv. Universities, 1998. - No. 3. - S.13-17.

11. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.11. Varakin LE Communication systems with noise-like signals. - M .: Radio and communication, 1985 .-- 384 p.

12. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1982. - 280 с.12. Andreev V.S. Theory of nonlinear electrical circuits: Textbook for universities. - M .: Radio and communication, 1982 .-- 280 p.

13. Дулин В.Н. Электронные и квантовые приборы СВЧ: Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. 2-е изд, перераб. - М.: Энергия, 1972. - 224 с.13. Dulin V.N. Electronic and Quantum Microwave Devices: A Textbook for Higher Students. tech. study. institutions. 2nd ed., Rev. - M .: Energy, 1972 .-- 224 p.

Claims (1)

Способ нелинейной радиолокации, заключающийся в формировании фазокодоманипулированного радиоимпульса заданной длительности путем смыкания М>1 парциальных радиоимпульсов несущей частоты зондирующего сигнала ƒ0 одинаковой амплитуды u0, одинаковой длительности τ0 при ограниченном числе Ρ>1 различающихся возможных значений начальной фазы колебаний ϕi каждого из парциальных радиоимпульсов, где
Figure 00000019
, уменьшении в n раз значения начальной фазы каждого из Μ парциальных радиоимпульсов формируемого зондирующего фазокодоманипулированного радиоимпульса, где
Figure 00000020
- номер гармоники зондирующего сигнала, его излучении в зондируемую область пространства, приеме эхо-сигнала от объекта с нелинейными электрическими свойствами на частоте n-й гармоники зондирующего сигнала, фильтрации эхо-сигнала согласованным фильтром с импульсной характеристикой, зеркальной по отношению к закону внутриимпульсной манипуляции фазы сформированного зондирующего фазокодоманипулированного радиоимпульса, отличающийся тем, что число парциальных радиоимпульсов выбирают из условия Μ=2k, где k=2, 3,…, а эхо-сигнал одновременно с фильтрацией согласованным фильтром фильтруют первым дополнительным фильтром, первая половина импульсной характеристики которого противоположна первой половине импульсной характеристики согласованного фильтра, а вторая половина совпадает со второй половиной импульсной характеристики согласованного фильтра, и вторым дополнительным фильтром с импульсной характеристикой, первая половина которой совпадает со второй половиной импульсной характеристики первого дополнительного фильтра, а вторая половина совпадает с первой половиной импульсной характеристики первого дополнительного фильтра, сигналы с выходов согласованного и первого дополнительного фильтров одновременно суммируют и вычитают, просуммированные и вычтенные сигналы подвергают первой процедуре пересечения, результат которой ограничивают снизу на нулевом уровне, аналогично сигналы с выходов согласованного и второго дополнительного фильтров одновременно суммируют и вычитают, просуммированные и вычтенные сигналы подвергают второй процедуре пересечения, результат которой ограничивают снизу на нулевом уровне, ограниченные после первой и второй процедур пересечения сигналы подвергают третьей процедуре пересечения.
The method of nonlinear radar, which consists in the formation of a phase-manipulated radio pulse of a given duration by closing M> 1 partial radio pulses of the carrier frequency of the probing signal ƒ 0 of the same amplitude u 0 , the same duration τ 0 with a limited number of Ρ> 1 different possible values of the initial phase of oscillations ϕ i of each of the partial radio pulses, where
Figure 00000019
, a decrease in the value of the initial phase of each of the Μ partial radio pulses of the generated probing phase-code-manipulated radio pulse by a factor of n, where
Figure 00000020
- the number of the harmonic of the probing signal, its emission into the probed area of space, the reception of an echo signal from an object with nonlinear electrical properties at the frequency of the n-th harmonic of the probe signal, filtering of the echo signal by a matched filter with an impulse response that is mirror-like with respect to the law of intra-pulse phase manipulation formed probing phase-keyed radio pulse, characterized in that the number of partial radio pulses is selected from the condition Μ = 2 k , where k = 2, 3, ..., and the echo signal is simultaneously filtered with a matched filter by the first additional filter, the first half of which half of the impulse response of the matched filter, and the second half coincides with the second half of the impulse response of the matched filter, and the second additional filter with impulse response, the first half of which coincides with the second half of the impulse response of the first th additional filter, and the second half coincides with the first half of the impulse response of the first additional filter, the signals from the outputs of the matched and the first additional filters are simultaneously summed and subtracted, the summed and subtracted signals are subjected to the first crossing procedure, the result of which is limited from below at a zero level, similarly signals with the outputs of the matched and the second additional filters are simultaneously summed and subtracted, the summed and subtracted signals are subjected to the second crossing procedure, the result of which is limited from below at a zero level, the signals limited after the first and second crossing procedures are subjected to the third crossing procedure.
RU2021100335A 2021-01-11 2021-01-11 Method for nonlinear radar RU2759117C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100335A RU2759117C1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Method for nonlinear radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100335A RU2759117C1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Method for nonlinear radar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759117C1 true RU2759117C1 (en) 2021-11-09

Family

ID=78466923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100335A RU2759117C1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Method for nonlinear radar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759117C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804395C1 (en) * 2023-04-04 2023-09-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Radar ranging method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107926C1 (en) * 1996-06-18 1998-03-27 Таганрогский государственный радиотехнический университет Method of pulse radiolocation by system of phase-shift keyed signals
RU2382380C1 (en) * 2008-07-28 2010-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Nonlinear radar-location method
RU2501035C1 (en) * 2012-05-21 2013-12-10 федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" Method of detecting electronic devices
RU2510517C2 (en) * 2012-05-21 2014-03-27 федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" Nonlinear radar for detecting radioelectronic devices
US20150084811A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I Combined radar assembly with linear and nonlinear radar
US9395434B2 (en) * 2013-04-25 2016-07-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multitone harmonic radar and method of use
RU2614038C1 (en) * 2016-01-19 2017-03-22 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method and device for detecting search objects comprising metal contacts in nonlinear short-range radars
RU2621319C1 (en) * 2016-04-26 2017-06-02 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method and device for measuring distance in double-frequency nonlinear radar
CN109507642A (en) * 2018-12-29 2019-03-22 广西科技大学 A kind of Nonlinear Parameter harmonic detecting method based on noise FM technology

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107926C1 (en) * 1996-06-18 1998-03-27 Таганрогский государственный радиотехнический университет Method of pulse radiolocation by system of phase-shift keyed signals
RU2382380C1 (en) * 2008-07-28 2010-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Nonlinear radar-location method
RU2501035C1 (en) * 2012-05-21 2013-12-10 федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" Method of detecting electronic devices
RU2510517C2 (en) * 2012-05-21 2014-03-27 федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" Nonlinear radar for detecting radioelectronic devices
US9395434B2 (en) * 2013-04-25 2016-07-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multitone harmonic radar and method of use
US20150084811A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I Combined radar assembly with linear and nonlinear radar
RU2614038C1 (en) * 2016-01-19 2017-03-22 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method and device for detecting search objects comprising metal contacts in nonlinear short-range radars
RU2621319C1 (en) * 2016-04-26 2017-06-02 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method and device for measuring distance in double-frequency nonlinear radar
CN109507642A (en) * 2018-12-29 2019-03-22 广西科技大学 A kind of Nonlinear Parameter harmonic detecting method based on noise FM technology

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804395C1 (en) * 2023-04-04 2023-09-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Radar ranging method
RU2808450C1 (en) * 2023-04-04 2023-11-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации V-frequency modulation signal filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3225349A (en) Moving target indicating radar system
Ipanov et al. Radar signals with ZACZ based on pairs of D-code sequences and their compression algorithm
Willsey et al. Selecting the Lorenz parameters for wideband radar waveform generation
RU132588U1 (en) DEVICE FOR CORRELATION-FILTER PROCESSING OF MULTI-FREQUENCY LINEAR-FREQUENCY-MODULATED PHASE-CODO-MANIPULATED SIGNAL WITH SINGLE-FREQUENCY HETERODINING
RU2759117C1 (en) Method for nonlinear radar
RU136263U1 (en) DEVICE FOR CORRELATION-FILTER PROCESSING OF MULTI-FREQUENCY LINEAR-FREQUENCY-MODULATED PHASE-CODO-MANIPULATED SIGNAL WITH MULTI-FREQUENCY HETERODINING
Temes Sidelobe suppression in a range-channel pulse-compression radar
Chukka et al. Peak Side Lobe Reduction analysis of NLFM and Improved NLFM Radar signal
Somerville et al. Multi-gain representation for a single-valued non-linearity with several inputs, and the evaluation of their equivalent gains by a cursor method
Hague Transmit waveform design using multi-tone sinusoidal frequency modulation
Kostyria et al. Mathematical Model of Two-Fragment Signal with Non-Linear Frequency Modulation in Current Period of Time
RU179509U1 (en) Correlation Filter Detector
RU2296345C2 (en) Mode of targets radar station clearance according to distance and a pulse radar station with compression of pulses and restoration of signals
Kang et al. A study on pulsed-LFM and pulsed-NLFM waveforms for radar systems
RU2621319C1 (en) Method and device for measuring distance in double-frequency nonlinear radar
RU2804395C1 (en) Radar ranging method
US3150368A (en) Pulse compression residue blanking
Pardhu et al. Design of matched filter for radar applications
RU2719545C1 (en) System of information transmitting
RU2767317C1 (en) Signal filter with v-frequency modulation
RU2797257C1 (en) Radio pulse receiver
RU2813560C1 (en) Pulse signal receiver
CN108646243B (en) Tomography imager based on infinite state machine ordered cloud signals
Azouz General sidelobe cancellation for all waveform of pulsed radars
Richter et al. Linear frequency modulation (LFM) compression in surveillance radars: an alternative for target discrimination in a multi-threat scenario