RU4172U1 - Устройство обнаружения объектов на фоне помех - Google Patents

Abstract

Устройство обнаружения объектов на фоне помех, содержащее импульсный модулятор, задающий генератор, три смесителя, первую антенну, вторую антенну, последовательно соединенную с первым входом первого смесителя, гетеродин, выход которого соединен с первым входом третьего смесителя, отличающееся тем, что дополнительно введены синхронизатор, усилитель мощности, умножитель частоты, первый амплитудный детектор, индикатор, делитель частоты, М полосовых фильтров и М вторых амплитудных детекторов, при этом синхронизатор, импульсный модулятор, усилитель мощности и первая антенна соединены последовательно, а также соединены последовательно задающий генератор, умножитель частоты, второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор и индикатор, синхронизирующий вход которого связан с выходом синхронизатора, а М вторых входов - с выходами соответствующих М вторых амплитудных детекторов, входы которых соединены с выходами соответствующих М полосовых фильтров, входы которых соединены с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу третьего смесителя, второй вход которого подключен к выходу третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а первый вход - с вторым входом первого смесителя, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, а выход задающего генератора также связан с вторым входом усилителя мощности.

Description

УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ПШЕХ

Устройство относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения искусственных воздушных объектов на фоне земной или морской поверхности.

Известно радиолокационное устройство обнаружения сигналов, отраженных от ис1 сственных объектов, содержащее задающий генератор, импульсный модулятор, усилитель мопщости, антенный переключатель, штенну, первый смеситель, второй смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор и индикатор. При этом задающий генератор своим выходом связан с первым входом первого смесителя и первым входом усилителя мощности, выход которого связан с антенной через антенный переключатель, выход которого связан с первым входом второго смесителя, второй вход которого связан с выходсм первого смесителя, а выход связан со входом усилителя промежуточной ча зтоты, выход которого связан со вторьал входом фазового детектора, выход которого связан о индикатором, а первый вход связан с гетеродином, который также связан со вторым входом первого смесителя, кроме того выход импульсного модулятора связан со вторым входом усилителя мопщости С13.

Это устройство не обеспечивает обнаружение сигналов на фоне подстилающей поверхности, отраженных как от неподвизкных искусственных, так и от объектов, имеюпщх незначительные радиальные скорости и эквивалентные им смещения спектра в резу.иьтате доплеровского сдвига.

Известно также устройство обнаружения сигналов CS3, содержащее 1-ю и 2-ю антенны, импульсный модулятор, задающий генератор, гетеродин, когерентный гетеродин, местный гетеродин, четыре смесителя, два усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и устройство вычитания. При этом 1-я антенна связана с 1-м вьжодом задающего генератора, вход {«от,орого соединен с выходом импульсного модулятора, а S-й выход - с 1-м входом Е-го смесителя, вход которого подключен к 1-му выходу местного гетеродина, а выход - ко входу когерентного гетеродина, связанного своим выходом с 1-м входом 4-го смесителя, выход которого соединен со входом устройства вычитания, а S-й вход - с выходом Е-го УПЧ, вход которого связан с выходом 3-го смесителя, первый вход которого соединен с

(

ШК Q 01 S 13/ОЕ

выходом гетеродина, а S-й вход - с выходом 1-го УПЧ, вход которого под{йлючен к выходу 1-го смесителя, первый вход которого связан со 2-й антенной, а второй вход - со вторым выходом местного гетеродина.

Указанное устройство способно обнаруживать движущиеся объекты на фоне подстилающей поверхности. Однако это устройство не обеспечивает помеховащищенность при иемерении радиальных скоростей объектов, тек как против него может быть применена преднамеренная помеха на основной частоте зондирующего сигнала, отражение на которой с учетом доплеровской поправки используется для обнаружения объектов на фоне местных предметов. К тому же данное устройство не может обн уживать движущиеся объекты на фоне малоподвижных метеообравований, а также - искусственные объекты (самолеты, вертолеты), имеюпще нулевые радиальные составляющие вектора скорости как на фоне местных предметов, так и без них.

Целью полевнсМ является повышение помехозащищенности при обнефужении и измерении радиальных скоростей движения воздушных объектов, обладающих нелинейными характеристиками, на фоне отражений от местных предметов и метеообразований.

Для достижения поставленной цели в состав известного устройства 23 дополнительно включают синхронизатор, усилитель мощности, индикатор, умножитель частоты, 1-й амплитудный детектор, де.яитель частоты, М полосовых фильтров и М вторых амплитудных детекторов. При этом синхронизатор, импульсный модулятор, усилитель мопщости и 1-ю антенну соединяют последовательно. Задающий генератор подключают ко S-му входу усилителя мопщости и через умножитель частоты - к 1-му входу S-ro смесителя, второй вход которого связывают с выходом 1-го смесителя, первый вход которого соединяют с выходом S-й антенны, а второй - с выходом гетеродина, связанного также с 1-м входом 3-го смесителя. Вьлход Е-го смесителя подключают ко входу УПЧ, В1лход которого соединяют со входом 1-го амплитудного детектора и S-м входом 3-го смесителя, выход которого связывают со входом делителя частоты, выход гаэторого подключают одновременно ко входам М полосовых фильтров, выход калщого из которых соединяют с соответствующим из М вторых амплитудных детекторов, выходы которых подключают ко входам соответствующих из М вторых входов индикатора, синхронизирующий вход которого соединяют с В1ЯХОДОМ синхронизатора, а 1-й вход - с выходом 1-го амплитудного детектора.

- о Новые элементы устройства, а именно синхронизатор, усилитель мощности, умножитель и делитель частоты, амплитудный детектор, полосовой фильтр и индикатор широрю известны в радиолокационной технике и используются по типовому предназначению.

Предложенное построение устройства устраняет недостатки, свойственные прототипу CS3, тш как в его работе испольвуется так называемый нелинейный эффект СЗЗ, возникающий при отражении радиоволн от искусственных объектов, чего нельзя сказать «3 отражениях от подстилающей поверхности или метеообразований. Вторая антенна предложенного устройства является избирательной по частоте, то есть настроена на одну из N гармоник зондирующей частоты, что обезвреживает помеху на основной частоте зондирования. И, наконец, применение узкополосной доплеровской фильтрации с помощью М полосовых фильтров повышает разрешающую способность по скорости и точность определения скорости объекта.

На чертеже представлена структурная схема устройства обнаружения объектов на фоне помех.

Устройство содержит синхронизатор 1, импульсный модулятор 2, усилите.нь мощности 3, первую антенну 4, задающий генератор 5, умножитель частоты 6, вторую антенну 7, первый амплитудный детектор 8, УПЧ 9, второй смеситель 10, первый смеситель 11, индикатор IS, делитель частоты 13, третий смеситель 14, гетеродин 15, М полосовых фильтров 16 и М вторых амплитудных детекторов 17.

При этом синхронизатор 1, импу.ньсный модулятор S, усилитель мощности 3 и 1-я антенна 4 имеют последовате.пьное включение. Также последовательно включены задающий генератор 5, умножитель частоты 6, второй смесите.нь 10, УПЧ 9, первый амплитудный детектор 8 и индикатор IS. Задаюнщй генератор 5 связан, крюме того, со 2-м входом усилителя мслцности 3, а синхронизатор 1-е синхронизирующим входом индикатора 12. Выход второй антенны 7 подключен к 1-му входу 1-го смесителя 11, выход которого связан со S-м входом Е-го смесителя 1О, а 2-й вход - одновременно с выходом гетеродина 15 и 1-м входом 3-го смесителя 14, второй вход которого соединен с выходом УПЧ 9, а выход - со входом делителя частоты 13, выход которого связан одновременно со входами М полосовых фильтров 16, выходы которых соединены со входами соответотвуюищх из М вторых амплитудных детекторов 17, выходы которых подключены к соответствующим из М вторых входов индикатора 12.

т/.

Q

дующюй образом.

Высокочастотные Гсфмонические колебания на несущей частоте f с Е э1хода задающего генератора 5 поступают на вход усилителя мощности 3, который по первому входу модулируется сигналом импульсного модулятора 2, запускаемого сигналом оинхронизатора 1. Радиоимпульсы с несущей частотой f с выхода усилителя мощности 3 поступают на 1-ю антенну 4 и излучаются ею в направлении вовдупшого объекта с нелинейной характеристикой, расположенного на фоне подстилающей поверхности.

Отраженный от искусственного вовдушного объекта сигнал, в отличие от сигнала подстилающей поверхности, имеет составляющую не только на частоте f+ffl, где Гд - частота доплеровского сдвига, обусловленная движением объекта (элементов подстилающей поверхности) , но и на п-й гармонике частоты f+fд (nf+nfд), так как искусственным объектам характерна нелинейность переходной хщ актеристики 31.

Вторая антенна 7 выполнена избирательной по частоте. Она принимает отраженные сигналы только на частоте n(f+fд), свойственной искусственным объектам с нелинейной характеристикой. Сигналы на частотах f+fд второй антенной приниматься не могут и в дальнейшей обработке не участвуют. образом, селекция по частоте приводит к тому, что отражения от местных предметов и метеообразований не поступают в устройство обработки и, таким образом, не маскируют полезные сигналы объектов.

Сигнал на частоте n(f+fд) через 2-ю антенну 7 поступает на 1-й вход первого смесителя 11, на 2-й вход которого поступает сигнал гетеродина 15 на промежуточной частоте fпр. На выходе первого смесителя 11 формируется сигнал на частоте n(f+fд)+fnp который поступает на -й вход второго смесителя 10, на первый вход которого поступает сигнал, имеющий частоту nf, с выхода умножителя частоты 6. частоты nf получается в результате преобразования частоты задающего генератора 5 в умножителе частоты 6.

Сигнал с выхода 2-го смесителя 10 на частоте п д+Гпр поступает в УПЧ 9, где усиливается и передается на первый амплитудный детектор 8. В детекторе 8 сигнал детектируется и поступает на 1-й вход индикатора 12, где отображается обнаружение воздушных объектов с нелинейными хщ)актеристиками. Сигнал с выхода УПЧ 9 на частоте поступает также на второй вход 3-го смесителя 14, на

- 4

1-м входе которого присутствует сигнал на частоте fnp с выхода гетеродина 15.

С выхода третьего смесителя 14 сигнал на частоте nfд поступает на делитель частоты 13, в котором происходит понижение частоты сигнала в п раз, и далее - на гребенку полосовых фильтров 16, каждый из которых имеет свою узкую полосу пропускания. Совместная полоса пропускания М полосовых фильтров 16 определяется диапазоном анализируемых доплеровских частот ДРд, а число М фильтров 16 составляет М ДРд/П, где П - аффективная полоса пропускания одного полосового фильтра 16. Чем меньше значение П, тем выше частотная избирательность и соответственно - рейрешающая способность по скорости, но тем большее количество полосовых фильтров 16 требуется для перекрытия всего анализируемого частотного диапазона, что приводит к трудностям технической реализации. На выходе каждого полосового фильтра 16 стоит свой Е-и амплитудный детектор 17, где детектируется сигнал определенной частоты, прошедший через фильтр 16 С,с.111,рис.9.101. Сигналы с выходов М вторых амплитудных детекторов 1 подаются на соответствующие из М вторых входов индикатора IS. По номеру полосового фильтра 16, черев который пройдет сигнал с частотой Гд, определяется радиальная скл)рость оинаруживаемой цели, которая выводится на экран индикатора is 4,с.81,рис.Е,8,а.

Положительный эффект, достигаемый предложенным построением

схемы устройства, определяется следующим:

а)Если прототип CS, зондируя объекты сигналом с несущей частотой f, использует в тракте обработки отраженные от объектов сигналы на этой же частоте f или fffд (в зависимости от того, подвижен или неподвижен объект относительно РЛС), то для его подавления могут быть применены помехи различного вида на частоте f. В предложенном устройстве зондирующая частота f используется только для воебуждения объекта с нелинейной характеристи|«)й, а отраженные на этой частоте сигналы не принимаются антенной устройства и в обработке не участвуют. Следовате.пьно, воздействие помехи на частоте f или f+fд не сказывается на работоспособности предложенного уст|юйства.

б)Прототип СЕЗ позволяет обнаруживать только подвижные объекты на фоне неподвижных местшах предметов. В предложенном устройстве обеспечивается определение радиальных скоростей объектов с нелинейными х актеристиками путем измерения частоты Доплера и

- 5 производится их разделение на подвижные и неподвижные. В свою очередь подвижные объекты могут быть разрешены по различию их радиальных скоростей (эквивалентных смещений спектров в результате различных доплеровских сдвигов).

Таким образом, предлаг змое устройство по сравнению с прототипом Eg является более помехозащищенным и позволяет обнаруживать и и измерять скорости объектов с нелинейными хг актеристиками, то есть разделять их на неподвижные и подвижные, а подвижные разрешать по скорости.

- 6 Авторы: Митрофанов Д.Г.

Ермолен1«) В. П.

наук, доцент

И.ШЛУПАНОВ

1. Авиационные радиолокационные устройства/Под ред.П.И.Дудника. М.: ВВИА им.Н.Е.Жуковского, 1986, С.Й01, рис.7.13 (аналог).

S. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981. стр. 391, рис. S1.15 (прототип).

3.Кузнецов А.С., Кутин Г.И. Методы исследования нелинейного рассеяния электромагнитных волн//3арубежная радиоэлектроника, 1985, N 4, с.41-53.

4.Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1983. 536 с.

- е ЛИТЕРАТУРА

Claims (1)

1. Устройство обнаружения объектов на фоне помех, содержащее импульсный модулятор, задающий генератор, три смесителя, первую антенну, вторую антенну, последовательно соединенную с первым входом первого смесителя, гетеродин, выход которого соединен с первым входом третьего смесителя, отличающееся тем, что дополнительно введены синхронизатор, усилитель мощности, умножитель частоты, первый амплитудный детектор, индикатор, делитель частоты, М полосовых фильтров и М вторых амплитудных детекторов, при этом синхронизатор, импульсный модулятор, усилитель мощности и первая антенна соединены последовательно, а также соединены последовательно задающий генератор, умножитель частоты, второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор и индикатор, синхронизирующий вход которого связан с выходом синхронизатора, а М вторых входов - с выходами соответствующих М вторых амплитудных детекторов, входы которых соединены с выходами соответствующих М полосовых фильтров, входы которых соединены с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу третьего смесителя, второй вход которого подключен к выходу третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а первый вход - с вторым входом первого смесителя, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, а выход задающего генератора также связан с вторым входом усилителя мощности.