RU77978U1 - SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER - Google Patents
SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU77978U1 RU77978U1 RU2008117625/22U RU2008117625U RU77978U1 RU 77978 U1 RU77978 U1 RU 77978U1 RU 2008117625/22 U RU2008117625/22 U RU 2008117625/22U RU 2008117625 U RU2008117625 U RU 2008117625U RU 77978 U1 RU77978 U1 RU 77978U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- pulse
- radar
- amplifier
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Радиолокатор предназначен для использования в сверхкороткоимпульсных радиолокационных системах, в которых осуществляется временная компрессия СВЧ импульсов передатчика с помощью резонансных накопительных объемов. Передающий блок радиолокатора содержит последовательно установленные передающую антенну (1), устройство компрессии (3) СВЧ импульсов, СВЧ генератор (5), модулятор (6), с подключенным к нему блоком питания (7), синхронизатор (2), соединенный с блоком поджига разрядника (4), выход которого подключен к устройству компрессии (3) СВЧ импульсов. Приемный блок радиолокатора содержит приемную антенну (9), соединенную с малошумящим усилителем ВЧ (10), и последовательно соединенные широкополосный усилитель (12), детектор (13), блок обработки и отображения информации (14), управляющий компьютер (8), соединенный дополнительно с блоком обработки информации (14) каналом обратной связи и с детектором (13), при этом между малошумящим усилителем ВЧ (10) и широкополосным усилителем (12) включена схема противофазного сложения (11), на входе которой установлен делитель мощности входного сигнала (15) на два канала, а на выходе установлено суммирующее устройство (16), а в одном из каналов установлена линия задержки (17) на время t0+Т0/2=Δt, где Т0 - период колебания СВЧ поля. Технический результат заключается в увеличении дальности обнаружения на фоне распределенных пассивных помех и возможности выделения целей с малой эффективной площадью рассеяния. 6 ил., 1 пр.The radar is intended for use in ultrashort pulse radar systems in which temporary compression of microwave pulses of the transmitter is carried out using resonant storage volumes. The radar transmitting unit contains a transmitting antenna (1) sequentially mounted, a microwave pulse compression device (3), a microwave generator (5), a modulator (6), with a power supply unit (7) connected to it, a synchronizer (2) connected to the ignition unit spark gap (4), the output of which is connected to the compression device (3) microwave pulses. The radar receiver unit contains a receiving antenna (9) connected to a low-noise high-frequency amplifier (10), and a broadband amplifier (12), a detector (13), an information processing and display unit (14), a control computer (8), connected additionally with an information processing unit (14) with a feedback channel and with a detector (13), while an antiphase addition circuit (11) is connected between the low-noise RF amplifier (10) and the broadband amplifier (12), at the input of which an input signal power divider (15) is installed ) for two cans a, and the output of the adder is set (16), and one channel set delay line (17) at a time t 0 + T 0/2 = Δt, where T 0 - period of oscillation of the microwave field. The technical result consists in increasing the detection range against the background of distributed passive interference and the possibility of distinguishing targets with a small effective scattering area. 6 ill., 1 ave.
Description
Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована в сверхкороткоимпульсных радиолокационных системах (РЛС), в которых осуществляется временная компрессия импульсов передатчика с помощью резонансных накопительных объемов.The utility model relates to the field of radar and can be used in ultrashort pulse radar systems (radar), in which the transmitter pulses are temporarily compressed using resonant storage volumes.
Сверхкороткоимпульсные РЛС дают большой объем информации о цели за счет того, что зондирующие короткоимпульсные сигналы обладают широкой частотной полосой. В радиолокации к сверхкороткоимпульсным сигналам относятся сигналы наносекундной длительности с несущей в диапазоне СВЧ, которые за счет малого импульсного объема обеспечивают высокую разрешающую способность по дальности [В.Н.Скосырев. Особенности и свойства короткоимпульсной локации // Сб. Сверхширокополосные системы в радиолокации и связи: - Муром, МИ ВиГУ. - 2000. - С.67-91].Ultrashort-pulse radars provide a large amount of information about the target due to the fact that the probing short-pulse signals have a wide frequency band. In radar, ultrashort pulse signals include nanosecond signals with a carrier in the microwave range, which, due to the small pulse volume, provide high resolution in range [V.N. Skosyrev. Features and properties of short-pulse location // Sat. Ultrawideband systems in radar and communications: - Murom, MI ViSU. - 2000. - S. 67-91].
Известен короткоимпульсный радиолокатор [D.Clunie, G.Mesyats, M.L.Osipov et al. The design, construction and testings of an experimental high power, short-pulse radar // Proc. of the Intern. Workshop "Strong microwaves in plasma". - Nizhny Novgotod, IAP PAS. - 1997. - P.886-902], основные блоки которого: источник высоковольтного питания передатчика, источник СВЧ импульсов, приемная и передающая антенны, приемник, блок обработки информации. Источник высоковольтного питания включает в себя трансформатор Тесла, коаксиальную формирующую линию и переключающий разрядник. Длительность импульсов питания 10 нс, напряжения 600 кВ. Источником СВЧ импульсов является лампа обратной волны, работающая на частоте 10 ГГц. Параметры выходных импульсов: длительность 7 нс, пиковая мощность 400 МВт, частота следования 150 Гц.Known short-pulse radar [D. Clunie, G. Mesyats, M. L. Osipov et al. The design, construction and testings of an experimental high power, short-pulse radar // Proc. of the Intern. Workshop "Strong microwaves in plasma". - Nizhny Novgotod, IAP PAS. - 1997. - P.886-902], the main units of which are: a transmitter high-voltage power source, a microwave pulse source, a transmit and receive antenna, a receiver, an information processing unit. The high voltage power supply includes a Tesla transformer, a coaxial shaping line and a switching arrester. Duration of power pulses 10 ns, voltage 600 kV. The source of microwave pulses is a backward-wave lamp operating at a frequency of 10 GHz. Output pulse parameters: duration 7 ns, peak power 400 MW, repetition rate 150 Hz.
В связи с высокой мощностью короткоимпульсного излучения постоянная развязка между передающим и приемным трактом 50 дБ достигалась с помощью двух разнесенных антенн приемной и передающей. Дополнительная двухступенчатая развязка предусмотрена в приемнике. При превышении амплитуды входного сигнала 200 мВ вводится затухание - 60 дБ. Начальные эксперименты показали, что объекты обнаруживаются над морской поверхностью или при наличии пассивных помех земного покрова на расстоянии нескольких десятков километров с разрешением по дальности не хуже 2 м.Due to the high power of short-pulse radiation, a constant isolation between the transmitting and receiving paths of 50 dB was achieved using two separated antennas of the receiving and transmitting ones. An additional two-stage isolation is provided in the receiver. If the amplitude of the input signal exceeds 200 mV, a damping of 60 dB is introduced. Initial experiments showed that objects are detected above the sea surface or in the presence of passive interference of the earth cover at a distance of several tens of kilometers with a range resolution of at least 2 m.
К недостаткам данного радиолокатора относятся сложность конструкции и большая стоимость. Это было отмечено также в [И.Я.Иммореев. Сверхширокополосные The disadvantages of this radar include design complexity and high cost. This was also noted in [I.Ya. Immoreev. Ultra wide band
радары: новые возможности // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. - 198. - №4. - С.25-56].radars: new opportunities // Vestnik MGTU. Ser. Instrument making. - 198. - No. 4. - S.25-56].
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является наносекундный радиолокатор [Наносекундный радиолокатор с временной компрессией СВЧ импульсов передатчика /Ю.Г.Юшков, Н.Н.Бадулин, А.Б.Бацула и др. // Электромагнитные волны и электронные системы. - №6. Т.2. - 1997], состоящий из двух отдельных систем передачи и приема. Приемный тракт включает щелевую антенну, малошумящий усилитель высокой частоты, широкополосный усилитель, детектор, управляющий компьютер, блок обработки и отображения информации. В данном радиолокаторе использована резонансная компрессия выходных импульсов магнетронного генератора для увеличения импульсной мощности и сокращения длительности. Поэтому система передачи состоит из параболической передающей антенны, устройства компрессии СВЧ импульсов, СВЧ генератора, модулятора, блока питания и синхронизатора, блока поджига разрядника. Устройство компрессии СВЧ импульсов включено в тракт между СВЧ генератором и передающей антенной. Оно включает циркулятор для стабилизации работы СВЧ генератора при резонансной нагрузке, накопительный резонатор с выходным интерференционным переключателем, в котором в качестве разрядника использован газовый СВЧ разрядник, соединенный с блоком поджига разрядника.The closest technical solution to the proposed device is a nanosecond radar [Nanosecond radar with temporary compression of microwave pulses of the transmitter / Yu.G. Yushkov, NN Badulin, A.B.Batsula, etc. // Electromagnetic waves and electronic systems. - No. 6. T.2. - 1997], consisting of two separate transmission and reception systems. The receiving path includes a slot antenna, a low-noise high-frequency amplifier, a broadband amplifier, a detector, a control computer, and an information processing and display unit. This radar used resonant compression of the output pulses of the magnetron generator to increase the pulse power and reduce the duration. Therefore, the transmission system consists of a parabolic transmitting antenna, a device for compressing microwave pulses, a microwave generator, a modulator, a power supply and a synchronizer, an igniter ignition unit. A microwave pulse compression device is included in the path between the microwave generator and the transmitting antenna. It includes a circulator for stabilizing the operation of the microwave generator at a resonant load, a storage resonator with an output interference switch, in which a gas microwave discharger connected to the spark ignition ignition unit is used as an arrester.
Компрессия выходных СВЧ импульсов СВЧ генератора происходит следующим образом. Импульс СВЧ генератора поступает на вход накопительного резонатора и за время, равное примерно длительности этого импульса, возбуждает его. Напряженность электрического поля в возбужденном резонаторе определяется его параметрами и, как правило, превышает напряженность электрического поля возбуждающего импульса в 8...10 раз. В конце процесса возбуждения от блока запуска на газовый СВЧ разрядник подается высоковольтный импульс. Он инициирует срабатывание газового СВЧ разрядника и установление минимального переходного затухания выходного интерференционного переключателя. При этом энергия возбужденного поля излучается в нагрузку за время t0=L/Vгp, где L - длина резонатора, Vгp - групповая скорость волны. Для обычных значений L и Vгp длительность таким образом сформированных импульсов - единицы, десятки наносекунд и усиление мощности для указанного выше соотношения напряженности электрического поля - 17...20 дБ.The compression of the output microwave pulses of the microwave generator is as follows. The pulse of the microwave generator arrives at the input of the storage resonator and excites it for a time equal to approximately the duration of this pulse. The electric field strength in the excited cavity is determined by its parameters and, as a rule, exceeds the electric field strength of the exciting pulse by 8 ... 10 times. At the end of the excitation process, a high voltage pulse is supplied to the microwave gas arrester from the trigger unit. It initiates the operation of the gas microwave spark gap and the establishment of the minimum transient attenuation of the output interference switch. The energy of the excited field is radiated into the load during the time t 0 = L / V gp , where L is the cavity length, V gp is the group wave velocity. For ordinary values of L and V gp, the duration of the pulses thus formed is units, tens of nanoseconds and the power gain for the above ratio of the electric field strength is 17 ... 20 dB.
Сформированные импульсы излучаются и отраженные сигналы от целей принимаются щелевой антенной системы приема. Сигналы усиливаются, детектируются и подвергаются обработке для получения информации о координатах и характеристиках The generated pulses are emitted and the reflected signals from the targets are received by the slot antenna of the reception system. Signals are amplified, detected and processed to obtain information on coordinates and characteristics
цели. Полоса пропускания малошумящего и широкополосного усилителей не менее 150 МГц и при длительности зондирующих импульсов 6...10 нс разрешение по дальности не хуже 1.5 м, что при протяженном объекте позволяет получить дальностный портрет цели.goals. The passband of low-noise and broadband amplifiers is at least 150 MHz and with a probe pulse duration of 6 ... 10 ns, the range resolution is no worse than 1.5 m, which with an extended object allows you to obtain a long-range portrait of the target.
К недостаткам прототипа относится конечное значение переходного затухания выходного интерференционного переключателя во время возбуждения накопительного резонатора. Поэтому присутствует нежелательное излучение микросекундной длительности, хотя и малого уровня мощности, непосредственно перед излучением зондирующего наносекундного импульса. Реальная форма огибающей формируемого импульса показана на фиг.1, где обозначено Р0 - мощность формируемого импульса Pn - максимальная мощность предимпульса, tr - длительность предимпульса, равная длительности возбуждающего импульса генератора.The disadvantages of the prototype include the final value of the transition attenuation of the output interference switch during the excitation of the storage resonator. Therefore, there is unwanted radiation of microsecond duration, albeit of a small power level, immediately before the radiation of a probe nanosecond pulse. The real shape of the envelope of the generated pulse is shown in FIG. 1, where P 0 is the power of the generated pulse. P n is the maximum power of the pre-pulse, t r is the duration of the pre-pulse equal to the duration of the exciting pulse of the generator.
Сигнал, поступающий в систему приема, является суммой сигналов, отраженных от цели, от «засвечиваемой» поверхности и объектов, являющихся пассивными помехами. Условием обнаружения цели является превышение мощности наносекундной части импульса, рассеиваемой целью, над суммарной мощностью остальных составляющих. Отсюда можно получить неравенство, для которого это условие выполняется:The signal entering the receiving system is the sum of the signals reflected from the target, from the "illuminated" surface and objects that are passive interference. The condition for detecting the target is the excess power of the nanosecond part of the pulse dissipated by the target over the total power of the remaining components. From this we can obtain the inequality for which this condition is satisfied:
где: R - расстояние до цели, βск - угол скольжения; Θ - ширина диаграммы направленности; σ0 - удельная эффективная площадь рассеяния (ЭПР) распределенных помех; σ1 - ЭПР цели, с - скорость света;σ2 - ЭПР рядом расположенного объекта, превышающего ЭПР цели (σ2>σ1); Wn - энергия предимпульса; W0 - энергия зондирующего импульса.where: R is the distance to the target, β ck is the slip angle; Θ - beam width; σ 0 - specific effective scattering area (EPR) of distributed interference; σ 1 is the ESR of the target, s is the speed of light; σ 2 is the ESR of a nearby object that exceeds the ESR of the target (σ 2 > σ 1 ); W n is the energy of the pre-pulse; W 0 is the energy of the probe pulse.
В частности, при Рn/Р0=50 дБ различимы цели, отличающиеся на четыре порядка (σ1≈1м2, σ2≈104 м2) при уменьшении дальности на 10%. Значение 50 дБ соответствует обычному переходному затуханию волноводного тройника, используемого в качестве интерференционного переключателя, в режиме возбуждения накопительного резонатора. Специальные конструкции [Alvarez R.A., Byrne D.P. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities // Review Scientific Instruments - 1986. - v.57, No 10. - P.2475-2480] позволяют уменьшить мощность предимпульса до - 70 дБ, и тогда в данном случае дальность уменьшится только на 0.1%. Тем не менее, наличие предимпульса ограничивает возможности короткоимпульсного радиолокатора с компрессией импульсов передатчика, и это является его недостатком.In particular, at P n / P 0 = 50 dB, targets are distinguished, which differ by four orders of magnitude (σ 1 ≈ 1 m 2 , σ 2 ≈ 10 4 m 2 ) with a decrease in range by 10%. The value of 50 dB corresponds to the usual transient attenuation of the waveguide tee used as an interference switch in the excitation mode of the storage resonator. Special designs [Alvarez RA, Byrne DP Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities // Review Scientific Instruments - 1986. - v.57, No 10. - P.2475-2480] can reduce the power of the pre-pulse to - 70 dB, and then in this case, the range will decrease by only 0.1%. Nevertheless, the presence of a pre-pulse limits the capabilities of a short-pulse radar with compression of the transmitter pulses, and this is its drawback.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка радиолокатора с компрессией импульсов передатчика, в котором бы отсутствовало маскирующее действие распределенных пассивных помех или больших объектов, проявляющееся вследствие наличия предимпульса в формируемом излучении.The objective of the proposed utility model is to develop a radar with compression of the transmitter pulses, in which there would be no masking effect of distributed passive interference or large objects, manifested due to the presence of a pre-pulse in the generated radiation.
Технический результат заключается в увеличении дальности обнаружения на фоне распределенных пассивных помех и возможности выделения целей с малой эффективной площадью рассеяния.The technical result consists in increasing the detection range against the background of distributed passive interference and the possibility of distinguishing targets with a small effective scattering area.
Для решения поставленной задачи в сверхкороткоимпульсном радиолокаторе с резонансной компрессией импульсов передатчика, содержащем, как и прототип, передающий блок, включающий последовательно установленные передающую антенну, устройство компрессии СВЧ импульсов, СВЧ генератор, модулятор, с подключенным к нему блоком питания, синхронизатор, соединенный с блоком поджига разрядника, выход которого подключен к устройству компрессии СВЧ импульсов, и приемный блок, включающий приемную антенну, соединенную с малошумящим усилителем ВЧ, и последовательно соединенные широкополосный усилитель, детектор, блок обработки и отображения информации, управляющий компьютер, соединенный дополнительно с блоком обработки информации каналом обратной связи и с детектором, в отличие от прототипа, между малошумящим усилителем высокой частоты и широкополосным усилителем включена схема противофазного сложения, на входе которой установлен делитель мощности входного сигнала на два канала, а на выходе установлено суммирующее устройство, причем в одном из каналов установлена линия задержки на время t0+Т0/2=Δt, где Т0 - период колебания СВЧ поля.To solve the problem in an ultra-short pulse radar with resonant compression of the transmitter pulses, containing, like the prototype, a transmitting unit including a sequentially mounted transmitting antenna, a microwave pulse compression device, a microwave generator, a modulator, with a power supply connected to it, a synchronizer connected to the unit ignition of a spark gap, the output of which is connected to a microwave pulse compression device, and a receiving unit including a receiving antenna connected to a low-noise high-frequency amplifier, and interconnected broadband amplifier, detector, information processing and display unit, control computer, additionally connected to the information processing unit by the feedback channel and the detector, unlike the prototype, an antiphase addition circuit is included between the low-noise high-frequency amplifier and the broadband amplifier, at the input of which an input signal power divider is set into two channels, and an summing device is installed at the output, and a delay line is installed in one of the channels and time t 0 + T 0/2 = Δt, where T 0 - period of oscillation of the microwave field.
Устройство иллюстрируется графическими материалами, на которых:The device is illustrated with graphic materials on which:
На фиг.1 приведена форма огибающей излучаемого импульса передающего блока.Figure 1 shows the shape of the envelope of the emitted pulse of the transmitting unit.
На фиг.2 изображена схема передающего блока сверхкороткоимпульсного радиолокатора.Figure 2 shows a diagram of a transmitting unit ultrashort pulse radar.
На фиг.3 - приведена схема приемного блока.Figure 3 - shows a diagram of a receiving unit.
На фиг.4 изображена огибающая наносекундного импульса, поступающего на вход схемы противофазного сложения.Figure 4 shows the envelope of the nanosecond pulse received at the input of the antiphase addition circuit.
На фиг.5 - импульсы, поступающие на вход суммирующего устройства.Figure 5 - pulses received at the input of the summing device.
На фиг.6 - форма видеосигнала после детектирования.Figure 6 - waveform after detection.
Сверхкороткоимпульсный радиолокатор содержит передающий блок (фиг.2) и приемный блок (фиг.3). Передающий блок включает передающую антенну 1, синхронизатор 2, устройство компрессии 3 СВЧ импульсов, блок поджига разрядника 4, СВЧ генератор 5, модулятор 6 и блок питания 7. Приемный блок содержит управляющий компьютер 8, приемную антенну 9, малошумящий усилитель высокой частоты 10, схему Ultrashort pulse radar contains a transmitting unit (figure 2) and a receiving unit (figure 3). The transmitting unit includes a transmitting antenna 1, a synchronizer 2, a microwave pulse compression device 3, an igniter unit 4, a microwave generator 5, a modulator 6, and a power supply 7. The receiving unit contains a control computer 8, a receiving antenna 9, a low-noise high-frequency amplifier 10, a circuit
противофазного сложения 11, включенную между малошумящим усилителем высокой частоты 10 и широкополосным усилителем 12, детектор 13, блок обработки и отображение информации 14. На входе схемы противофазного сложения 11 (СПС) установлен делитель мощности входного сигнала 15 на два канала. В одном из каналов установлена линия задержки 16 на время t0+Т0/2=Δt, где Т0 - период колебания СВЧ поля. На выходе СПС установлено суммирующее устройство 17, складывающее сигналы, поступающие из двух каналов. Выход СПС 11 подключен к входу широкополосного усилителя 12.antiphase addition 11 included between the low-noise high-frequency amplifier 10 and broadband amplifier 12, a detector 13, an information processing and display unit 14. At the input of the antiphase addition circuit 11 (ATP), a power divider of the input signal 15 is installed on two channels. In one set of channels, delay line 16 at time t 0 + T 0/2 = Δt, where T 0 - period of oscillation of the microwave field. At the output of the SPS, a summing device 17 is installed, which adds signals from two channels. The output of the ATP 11 is connected to the input of the broadband amplifier 12.
В передающем блоке (фиг.2) СВЧ генератор 5 подключен к высоковольтному источнику импульсного анодного напряжения - модулятору 6. Блок питания 7 подключен к модулятору 6 и является источником постоянных напряжений для схемы накала, высоковольтного блока и т.п. Источник синхроимпульсов, или синхронизатор 2, обеспечивает синхронную работу блоков и соединен с модулятором 6 и блоком поджига разрядника 4. Устройство компрессии 3 СВЧ импульсов соединено, с одной стороны, с СВЧ выходом СВЧ генератора 5, с другой, высоковольтный входной электрод его разрядника соединен с выходом блока поджига разрядника 4. Выходной СВЧ тракт устройства компрессии 3 СВЧ импульсов подключен к передающей антенне 1.In the transmitting unit (Fig. 2), the microwave generator 5 is connected to a high voltage source of pulsed anode voltage - to the modulator 6. The power supply 7 is connected to the modulator 6 and is a constant voltage source for the filament circuit, high voltage block, etc. The clock source, or synchronizer 2, provides synchronous operation of the blocks and is connected to the modulator 6 and the igniter ignition unit 4. The compression device 3 of the microwave pulses is connected, on the one hand, to the microwave output of the microwave generator 5, and on the other, the high-voltage input electrode of its spark gap is connected to the output of the igniter ignition unit 4. The output microwave path of the compression device 3 microwave pulses is connected to the transmitting antenna 1.
В приемном блоке (фиг.3) выход приемной антенны 9 соединен с входом малошумящего усилителя ВЧ 10 и затем последовательно соединены схема противофазного сложения 11, широкополосный усилитель 12, детектор 13 и блок обработки и отображения информации 14. Управляющий компьютер 8 соединен каналами управления с детектором 13 и блоком обработки и отображения информации 14, с блоком обработки и отображения информации 14 дополнительно каналом обратной связи.In the receiving unit (Fig. 3), the output of the receiving antenna 9 is connected to the input of the low-noise amplifier RF 10 and then the antiphase addition circuit 11, the broadband amplifier 12, the detector 13, and the information processing and display unit 14 are connected in series. The control computer 8 is connected to the detector by control channels 13 and the information processing and display unit 14, with the information processing and display unit 14 additionally by a feedback channel.
Устройство работает следующим образом. По управляющему сигналу синхронизатора 2 модулятор 6 формирует высоковольтный импульс, который прикладывается к анодному блоку генерирующей лампы СВЧ генератора 5. Выходной импульс СВЧ генератора 5 возбуждает накопительный резонатор устройства компрессии 3 СВЧ импульсов, в конце процесса возбуждения, также по управляющему импульсу синхронизатора 2 блок поджига разрядника 4 формирует импульс напряжения, который подается на разрядник интерференционного переключателя накопительного резонатора. Разрядник срабатывает, интерференционный переключатель открывает резонатор и на передающую антенну 1 от устройства компрессии 3 СВЧ импульсов поступает импульс, форма огибающей которого приведена на фиг.1. Импульс излучается, распространяется в пространстве, отражается от цели и поступает в приемную антенну 9. Согласно схеме фиг.3 принимаемый СВЧ сигнал усиливается малошумящим усилителем ВЧ 10 и затем в The device operates as follows. Based on the control signal of the synchronizer 2, the modulator 6 generates a high-voltage pulse, which is applied to the anode block of the generating lamp of the microwave generator 5. The output pulse of the microwave generator 5 excites the storage resonator of the compression device 3 of the microwave pulses, at the end of the excitation process, also by the synchronizer control pulse 2, the spark ignition ignition unit 4 generates a voltage pulse that is supplied to the arrester of the interference switch of the storage resonator. The arrester is triggered, the interference switch opens the resonator and a pulse arrives at the transmitting antenna 1 from the compression device 3 of the microwave pulses, the shape of the envelope of which is shown in Fig. 1. The pulse is emitted, propagated in space, reflected from the target and fed to the receiving antenna 9. According to the scheme of figure 3, the received microwave signal is amplified by a low-noise amplifier RF 10 and then in
схеме противофазного сложения 11 делится поровну делителем мощности входного сигнала 15 на два канала. В один из каналов включена линия задержки 16, которая задерживает сигнал на время равное длительности зондирующего наносекундного импульса t0 и дополнительно на половину периода Т0/2. Затем сигналы, поступающие из двух каналов, складываются в суммирующем устройстве 17.the antiphase addition circuit 11 is divided equally by the power divider of the input signal 15 into two channels. One of the channels includes a delay line 16, which delays the signal for a time equal to the duration of the probe nanosecond pulse t 0 and an additional half of the period T 0/2 . Then, the signals coming from two channels are added to the adder 17.
Поскольку амплитуда микросекундной части выходного импульса в течение наносекундного интервала времени остается неизменной, то в принятых отраженных сигналах микросекундные составляющие взаимно уничтожаются.Since the amplitude of the microsecond part of the output pulse remains unchanged during the nanosecond time interval, the microsecond components are mutually destroyed in the received reflected signals.
На фиг.4 изображена огибающая наносекундного импульса, поступающая на делитель мощности входного сигнала 15. Наносекундные сигналы в двух каналах сдвинуты на время равное их длительности, и на суммирующее устройство 17 поступают последовательно два импульса с противоположными фазами, изображенные на фиг.5. После детектирования видеосигнал должен иметь форму, приведенную на фиг.6. Реальная форма сигнала будет более гладкой вследствие ограниченных частотных параметров детектора 13 и цепей вторичной обработки сигналов.Figure 4 shows the envelope of a nanosecond pulse arriving at the power splitter of the input signal 15. The nanosecond signals in two channels are shifted by a time equal to their duration, and two pulses with opposite phases, shown in figure 5, are sequentially fed to the adder 17. After detection, the video signal should have the form shown in Fig.6. The actual waveform will be smoother due to the limited frequency parameters of the detector 13 and the secondary signal processing circuits.
При использовании такой схемы в приемном блоке точность определения дальности ct0≈с·Δt будет в 2 раза ниже по сравнению с тем, когда определение дальности осуществляется по исходному сигналу, но при этом увеличивается дальность в присутствии распределенных пассивных помех.When using such a scheme in the receiving unit, the accuracy of determining the range ct 0 ≈с · Δt will be 2 times lower than when the range is determined by the original signal, but the range increases in the presence of distributed passive interference.
Таким образом, из общего принимаемого СВЧ сигнала с несущей частотой, равной рабочей радиочастоте передатчика, выделяются сигналы наносекундной длительности. Тем самым на этой же частоте подавляется сигнал активных помех, имеющий, как правило, медленно меняющуюся амплитуду.Thus, from the total received microwave signal with a carrier frequency equal to the working radio frequency of the transmitter, signals of nanosecond duration are extracted. Thus, at the same frequency, an active interference signal is suppressed, which, as a rule, has a slowly changing amplitude.
Пример конкретного выполнения. В 3-х сантиметровом диапазоне длин волн были выбраны следующие параметры устройства компрессии и электронных блоков.An example of a specific implementation. In the 3-cm wavelength range, the following parameters of the compression device and electronic components were selected.
Передающая антенна 1, рассчитанная на рабочую частоту 10 ГГц, может быть или рупорной или зеркальной, СВЧ генератор 5 имеет следующие параметры выходных импульсов - длительность 3 мкс, импульсная мощность 10 кВт, частота повторения 100 Гц (параметры соответствуют передатчику выпускаемой промышленностью РЛС «Гроза»). Устройство компрессии 3 СВЧ импульсов включает накопительный объемный резонатор, цилиндрический или прямоугольный, с интерференционным переключателем в виде Н-тройника с коммутатором в закороченном плече. Низший вид колебаний Н11 является рабочим, но сам объем резонатора для сокращения длины может быть выполнен сверхразмерным. Тогда длина резонатора не будет превышать 250 мм, а диаметр 60 мм (если резонатор цилиндрический). Параметры выходных импульсов системы компрессии The transmitting antenna 1, designed for an operating frequency of 10 GHz, can be either a horn or a mirror, the microwave generator 5 has the following output pulse parameters - duration 3 μs, pulse power 10 kW, repetition frequency 100 Hz (the parameters correspond to the transmitter manufactured by the Thunderstorm radar industry ) The compression device 3 microwave pulses includes a storage cavity resonator, cylindrical or rectangular, with an interference switch in the form of an H-tee with a switch in a shortened arm. The lowest type of oscillation H 11 is working, but the volume of the resonator itself can be oversized to shorten the length. Then the cavity length will not exceed 250 mm, and the diameter is 60 mm (if the resonator is cylindrical). The parameters of the output pulses of the compression system
10 нс - длительность, 100-120 МВт - импульсная мощность. Блок поджига резонатора формирует импульсы с регулируемым напряжением 1...10 кВ и длительностью 50 нс.10 ns - duration, 100-120 MW - pulse power. The resonator ignition unit generates pulses with an adjustable voltage of 1 ... 10 kV and a duration of 50 ns.
В приемном блоке приемная антенна 9 может быть такого же типа, как и передающая антенна 1. Малошумящий усилитель высокой частоты (МУВЧ) 10 осуществляет усиление, преобразование его в сигнал с несущей 1200 МГц и предварительное усиление сигнала. Для этого в его состав входит гетеродин с выходной частотой 8800 МГц. МУВЧ имеет коаксиальный выход. Делитель мощности входного сигнала 15 представляет собой коаксиальный тройник. Линия задержки 16 регулируемая и позволяет производить задержку до 10 нс. Суммирующее устройство 17 собрано по мостовой схеме с суммированием сигналов двух выходных плеч. Широкополосный усилитель 12 является, по сути, усилителем промежуточной частоты, он состоит из фильтра ПУ и собственно усилителя. Полоса пропускания фильтра 100 МГц. Видеодетектор 13 интегрирован с логарифмическим видео-усилителем. В целом приемный тракт имеет следующие технические характеристики: несущая частота 10 ГГц; уровень собственных шумов - 120 дБ/Вт; динамический диапазон 50 дБ; полоса пропускания 100 МГц; уровень ограничения выходного сигнала 0.3 В; промежуточная частота 1200 МГц; напряжение питания менее 9 В.In the receiving unit, the receiving antenna 9 may be of the same type as the transmitting antenna 1. A low-noise high-frequency amplifier (MUHF) 10 amplifies, converts it into a signal with a carrier of 1200 MHz and pre-amplifies the signal. For this, it includes a local oscillator with an output frequency of 8800 MHz. MUHF has a coaxial output. The input power divider 15 is a coaxial tee. The delay line 16 is adjustable and allows a delay of up to 10 ns. The summing device 17 is assembled according to a bridge circuit with summing the signals of two output arms. Broadband amplifier 12 is, in fact, an intermediate frequency amplifier, it consists of a PU filter and the amplifier itself. The bandwidth of the filter is 100 MHz. The video detector 13 is integrated with a logarithmic video amplifier. In general, the receiving path has the following technical characteristics: carrier frequency 10 GHz; level of own noise - 120 dB / W; dynamic range of 50 dB; 100 MHz bandwidth output signal limitation level 0.3 V; intermediate frequency 1200 MHz; supply voltage less than 9 V.
Линия задержки 16 задерживает выходной сигнал с МУВЧ 10 на время 10 нс и инвертирует фазу. В результате после сложения сигналов в суммирующем устройстве 17 на вход широкополосного усилителя 12 поступает ВЧ сигнал длительностью 20 нс с несущей частотой 1200 МГц. Этот сигнал длительностью 20 нс не имеет ни предимпульса, ни последующего излучения микросекундной длительности. Поэтому при дальнейшей обработке в блоке 14 малозаметные цели обнаруживаются в присутствии целей с большими ЭПР, превышающими даже ЭПР цели на 4...6 порядков. Точность разрешения по дальности составляет 3 м. Дальность ограничена только собственными шумами приемника и наличием пассивных распределенных помех.The delay line 16 delays the output signal from the MUCH 10 for a time of 10 ns and inverts the phase. As a result, after the addition of signals in the adder 17, an RF signal of 20 ns duration with a carrier frequency of 1200 MHz is received at the input of broadband amplifier 12. This signal with a duration of 20 ns has neither a pre-pulse nor a subsequent radiation of microsecond duration. Therefore, during further processing in block 14, unobtrusive targets are detected in the presence of targets with large EPRs that exceed even the EPRs of the target by 4 ... 6 orders of magnitude. The range resolution accuracy is 3 m. The range is limited only by the receiver's own noise and the presence of passive distributed interference.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117625/22U RU77978U1 (en) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117625/22U RU77978U1 (en) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU77978U1 true RU77978U1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=46274096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008117625/22U RU77978U1 (en) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU77978U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546999C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-04-10 | Закрытое акционерное общество "АЭРО-КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ" | Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects |
| RU2636578C1 (en) * | 2016-06-09 | 2017-11-24 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of two-step radar target detection |
| RU2637784C1 (en) * | 2016-09-14 | 2017-12-07 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" /АО "НПО НИИИП-НЗиК"/ | Method of the two-step radar scanning of space (options) |
| RU2645741C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-02-28 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" /АО "НПО НИИИП-НЗиК"/ | Two-stage method of measuring target coordinates and device therefor |
| RU2778829C1 (en) * | 2021-11-13 | 2022-08-25 | Андрей Вадимович Лаврентьев | Device for resolving dense order components of a group air target in range and azimuth |
-
2008
- 2008-05-04 RU RU2008117625/22U patent/RU77978U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546999C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-04-10 | Закрытое акционерное общество "АЭРО-КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ" | Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects |
| RU2636578C1 (en) * | 2016-06-09 | 2017-11-24 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of two-step radar target detection |
| RU2637784C1 (en) * | 2016-09-14 | 2017-12-07 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" /АО "НПО НИИИП-НЗиК"/ | Method of the two-step radar scanning of space (options) |
| RU2645741C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-02-28 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" /АО "НПО НИИИП-НЗиК"/ | Two-stage method of measuring target coordinates and device therefor |
| RU2778829C1 (en) * | 2021-11-13 | 2022-08-25 | Андрей Вадимович Лаврентьев | Device for resolving dense order components of a group air target in range and azimuth |
| RU2791275C1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-03-07 | Михаил Григорьевич Корягин | Method for detecting air objects when sounding with ultrashort radio pulses |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4392427B2 (en) | Small pulse radar with low power consumption and control method thereof | |
| RU77978U1 (en) | SHORT-PULSE RADAR RADAR WITH RESONANCE COMPRESSION OF MICROWAVE PULSE TRANSMITTER | |
| RU2615996C1 (en) | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array | |
| US6914556B1 (en) | Method and apparatus for magnetron coherence | |
| Buleyko et al. | Feedback in plasma maser | |
| US20170257084A1 (en) | Ultrashort high power pulse generator | |
| RU2356065C2 (en) | Method of millimicrosecond radar-location with resonant compression of transmitter pulse | |
| CN214623019U (en) | Impulse signal transmitting system | |
| US11686833B2 (en) | Method for radar ranging and transceiver therefor | |
| Yushkov et al. | A nanosecond pulse-compression microwave radar | |
| Schunemann et al. | Millimeter wave transmitters on the basis of spatial-harmonic magnetrons with cold secondary-emission cathode for coherent radar systems | |
| RU56651U1 (en) | SHF-PULSE SHAPER WITH POST-PULSE RADIATION RADIATION CELL FOR NANOSECOND RADAR | |
| RU2118041C1 (en) | Device for forming of high-power ultrashort microwave pulses | |
| Phelan | Theory, Design, Analysis, and Implementation of a Spectrally Agile Frequency-Incrementing Reconfigurable (SAFIRE) Forward-Looking Ground Penetrating Radar | |
| RU2803413C1 (en) | Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation | |
| Man'ko et al. | A facility with resonant pulse compression for generating high-power Ku-band microwave pulses | |
| Sayapin et al. | Charging of the traveling wave resonator of the microwave compressor by a relativistic S-band magnetron | |
| RU86017U1 (en) | NANOSECOND RADAR TRANSMITTER | |
| RU2760200C1 (en) | Object masking method | |
| Novikov et al. | Resonant Microwave Compressor in a Transmitter of Nonlinear Pulse Radar | |
| RU2207714C2 (en) | Pulse shf amplifier | |
| Chumerin et al. | Installations using resonant pulse compression for generating ultra-short high power pulses in X, K-and Q-band | |
| Elsheikh | A Review Paper: Electromagnetic Threats and the Protection | |
| Lundén et al. | Pulsed Power 3 GHz Feasibility Study for a 36.7 m^ 3 Mode Stirred Reverberation Chamber | |
| Artemenko et al. | Microwave resonant compressors and prepulse suppression |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140505 |