Устройство для зондирования и приема сложных фазоманипулированных сигналов на основе кодов баркера
Патент 1538710
Авторы
Классы МПК
Устройство для зондирования и приема сложных фазоманипулированных сигналов на основе кодов баркера
Реферат
Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным станциям обзора и картографирования земной поверхности. Цель изобретения - повышение помехозащищенности путем снижения уровня боковых лепестков сжатого сигнала без увеличения длительности главного пика отклика на выходе устройства. Устройство для зондирования и приема сложных фазоманипулированных сигналов на основе кодов Баркера содержит антенну, к которой через антенный переключатель в режиме излучения подключаются последовательно соединенные блок формирования первого и второго кодов Баркера и когерентный радиопередающий блок, а в режиме приема к выходу приемопередающей антенны подключаются последовательно соединенные радиоприемный блок, первый коммутатор, согласованный фильтр первого или второго кода Баркера, второй коммутатор и блок обработки, содержащий М каскадов обработки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных управляемой линии задержки и сумматора, а также блок синхронизации, соединенный с управляющими входами антенного переключателя, первого и второго коммутаторов и управляемых линий задержки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях картографирования земной поверхности. Целью изобретения является повышение помехозащищенности путем снижения уровня боковых лепестков сжатого сигнала без увеличения длительности главного пика отклика на выходе устройства. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит приемопередающую антенну 1, подключенную через антенный переключатель 2 к первому входу радиоприемного блока 3, квадратурный выход которого соединен с входом первого коммутатора 4, первый квадратурный выход которого соединен с квадратурным входом согласованного фильтра 5 первого кода Баркера, а второй с квадратурным входом согласованного фильтра 6 второго кода Баркера, квадратурные выходы согласованных фильтров 5 и 6 соединены соответственно с первым и вторым квадратурными входами второго коммутатора 7. Устройство содержит также блок 8 формирования первого и второго кодов Баркера, подключенный к когерентному радиопередающему блоку 9, первый выход которого соединен с вторым входом антенного переключателя 2, а второй с вторым входом радиоприемного блока 3, инерциальную систему 10, подключенную выходом к блоку 11 оценки и компенсации собственного движения носителя, причем второй вход блока 11 соединен с вторым выходом радиоприемного блока 3, а выход его соединен с третьим входом радиоприемного блока 3. Устройство включает также блок 12 синхронизации, выходы которого подключены к управляющим входам антенного переключателя 2, блока 8 формирования первого и второго кодов Баркера, к первому и второму коммутаторам 4 и 7, и блок 13 обработки, который может быть выполнен из последовательно соединенных управляемой линии 14 задержки и сумматора 15 в каждом каскаде 16 обработки. Квадратурный вход каждого каскада 16 подключен как к входу линии 14 задержки, так и к второму квадратурному входу сумматора 15, а выход блока синхронизации подключен к управляющим входам всех линий 14 задержки. Такое покаскадное выполнение блока 13 обработки имеет целью повышение выходного отношения сигнал-шум за счет когерентного накопления полезного сигнала. Выход первого каскада 16 обработки является первым выходом устройства, а выход М-го каскада вторым выходом устройства. Устройство работает следующим образом. В момент времени t=to блок 12 синхронизации формирует на первом и втором выходах такие управляющие сигналы, что под действием сигнала с первого выхода блока 12 антенный переключатель 2 подключает выход когерентного радиопередающего блока 9 к входу приемопередающей антенны 1, а под действием сигнала со второго выхода блока 12 блок 8 формирует первый (например, 13-разрядный) код Баркера (см. фиг. 2а). Этот код модулирует по фазе первый выходной сигнал когерентного радиопередающего блока 9 (см. фиг. 2б), который через антенный переключатель 2 поступает в антенну 1 и излучается в пространство. Через интервал времени, равный длительности кода Баркера, блок 12 синхронизации на первом выходе формирует управляющий сигнал, под действием которого антенный переключатель 2 подключает антенну 1 к первому входу радиоприемного блока 3, на третьем выходе управляющий сигнал, под действием которого коммутатор 4 подключает квадратурный выход радиоприемного блока 3 к квадратурному входу фильтра 5, согласованного с кодом Баркера излученного радиосигнала (в нашем примере 13-разрядным кодом Баркера), на четвертом выходе управляющий сигнал, под действием которого коммутатор 7 подключает вход блока 13 обработки к выходу согласованного фильтра 5, на пятом выходе управляющий сигнал, под действием которого во всех управляемых линиях 14 задержки устанавливается задержка Тз, равная Тп 2 ПИ где Тп период повторения зондирующих последовательностей (кодов Баркера), ПИ длительность парциального импульса кода Баркера. Для когерентного детектирования отраженного от цели и принимаемого антенной 1 радиосигнала на второй вход радиоприемного блока 3 с выхода радиопередающего блока 9 поступает немодулированная несущая зондирующего сигнала, а на третий вход управляющее напряжение с выхода блока 11 оценки и компенсации собственного движения носителя, осуществляющее компенсацию доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала и вырабатываемое в блоке 11 как под действием поступающего на первый вход сигнала с выхода инерциальной системы 10, так и сигнала рассогласования, поступающего на второй вход блока 11 со второго выхода радиоприемного блока 3. В момент времени t=t1, отстоящего от момента to на интервал времени запаздывания отраженного от цели радиосигнала, на выходе радиоприемного блока 3 появятся квадратурные составляющие продетектированного первого сигнала (на фиг. 2в приведен пример одной квадратурной составляющей отраженного от одиночной цели и продетектированного сигнала для случая равенства нулю фазового сдвига между принимаемым и опорным колебаниями, которые поступают на вход первого электронного коммутатора 4 и далее на вход согласованного фильтра 5 первого, в нашем примере 13-разрядного кода Баркера). На квадратурном выходе фильтра 5 появится сжатый сигнал, вид которого для рассматриваемого примера приведен на фиг. 2г. Этот сигнал далее через коммутатор 7 поступает в блок 13 обработки на вход управляемой линии 14 задержки и первый вход сумматора 15 первого каскада 16 обработки. В момент времени t=t2=to+Tп блок 12 синхронизации формирует на первом выходе управляющий сигнал, под действием которого антенный переключатель 2 подключает вход антенны 1 к выходу блока 3, а на втором выходе управляющий сигнал, под действием которого блок 8 формирует второй, например 11-разрядный, код Баркера (см. фиг. 2д). Этот код модулирует по фазе второй выходной сигнал когерентного радиопередающего блока 9 (см. фиг. 2е), который через антенный переключатель 2 поступает на вход антенны 1 и излучается в пространство. Через интервал времени, равный длительности кода Баркера, блок 12 синхронизации формирует на первом выходе управляющий сигнал, под действием которого антенный переключатель 2 подключает антенну 1 к первому входу радиоприемного блока 3, на третьем выходе управляющий сигнал, под действием которого коммутатор 4 подключает квадратурный выход радиоприемного блока 3 к квадратурному входу фильтра 6, согласованного с радиосигналом, модулированным вторым (11-разрядным) кодом Баркера, на четвертом выходе управляющий сигнал, под действием которого коммутатор 7 подключает вход блока 13 обработки к выходу согласованного фильтра 6, на пятом выходе управляющий сигнал, под действием которого на всех управляемых линиях 14 задержки устанавливается задержка Тз Тп+2 пи В момент времени t=t3=t1+Tп на выходе радиоприемного блока 3 появятся квадратурные составляющие второго отраженного от той же цели и продетектированного сигнала (на фиг. 2ж приведен пример одной квадратурной составляющей для случая равенства нулю фазового сдвига между принимаемым и опорным колебаниями), которые через коммутатор 4 поступают на вход согласованного фильтра 6 второго кода Баркера (11-разрядного). На квадратурном выходе фильтра 6 появится сжатый сигнал, вид которого для рассматриваемого примера приведен на фиг. 2. Этот сигнал далее через второй электронный коммутатор 7 поступает в блок 13 обработки на вход управляемой линии 14 задержки и первый вход сумматора 15 первого каскада 16 обработки. Одновременно на второй квадратурный вход сумматора 15 с квадратурного выхода управляемой линии 14 задержки поступает первый сжатый в предыдущий период Тп обработки и задержанный на время Тз= Тп- 2 пи сигнал (см. фиг. 2и). Ввиду разнополярности боковых пиков сжатых сигналов, фазоманипулированных первым и вторым кодами Баркера, при однополярности основных пиков сжатых сигналов в сумматоре 15 произойдет когерентное суммирование основных пиков сжатых сигналов и взаимное вычитание (компенсация) равноотстоящих от основного пика боковых откликов сжатых сигналов. Результат такого суммирования для рассматриваемого примера приведен на фиг. 2к. Оставшиеся нескомпенсированные боковые пики обусловлены различием числа элементов используемых кодов Баркера. Результирующий сигнал с выхода сумматора 15 поступает на первый выход устройства и на вход второго каскада 16 обработки. Для осуществления такого же когерентного суммирования основных пиков и компенсации боковых откликов сжатых сигналов при приеме третьего модулированного кодом Баркера (13-разрядным) сигнала необходимо осуществить задержку второго сигнала на время Тз=Тп+2 пи что и осуществляется в этом периоде обработки в управляемой линии 14 задержки. Далее работа устройства повторяется. В общем случае при использовании других пар кодов Баркера, имеющих разнополярные боковые пики сжатых сигналов, время задержки Тз в управляемых линиях 14 задержки от периода к периоду должно изменяться в соответствии с выражением: Тз=Тп пи (N1-N2), где N1 и N2 число элементов кодов Баркера первого и второго фазоманипулированных сигналов (N1>N2). При этом знак "плюс" соответствует задержке более короткого из двух фазоманипулированных сигналов, а знак "минус" задержке более длинного из двух фазоманипулированных сигналов. При использовании не одного, а М каскадов 16 обработки принимаемого сигнала происходит (М-1)-кратное когерентное накопление результирующего сигнала с выхода сумматора 15 первого каскада обработки за интервал времени, равный (М+1) периодам повторения зондирующих последовательностей. Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить когерентное накопление основного пика отклика сжатого сигнала без увеличения его длительности и снизить уровень боковых откликов результирующего сигнала.
Формула изобретения
1. Устройство для зондирования и приема сложных фазоманипулированных сигналов на основе кодов Баркера, содержащее приемопередающую антенну, соединенную через антенный переключатель с первым входом радиоприемного блока, квадратурный выход которого соединен с квадратурным входом первого коммутатора, первый и второй квадратурные выходы которого подключены к входу согласованного фильтра первого кода Баркера и к входу согласованного фильтра второго кода Баркера соответственно, квадратурные выходы фильтров соединены соответственно с первым и вторым квадратурными входами второго коммутатора, последовательно соединенные блок формирования первого и второго кодов Баркера и когерентный радиопередающий блок, первый выход которого подключен к второму входу антенного переключателя, а второй выход к второму входу радиоприемного блока, последовательно соединенные инерциальную систему и блок оценки и компенсации собственного движения носителя, выход которого соединен с третьим входом радиоприемного блока, а второй вход с вторым выходом радиоприемного блока, а также блок синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом антенного переключателя, второй выход с входом блока формирования первого и второго кодов Баркера, третий и четвертый выходы с управляющими входами первого и второго коммутаторов соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем снижения уровня боковых лепестков сжатого сигнала без увеличения длительности главного пика отклика на выходе устройства, в него введен блок обработки, содержащий управляемую линию задержки и сумматор, причем квадратурный выход второго коммутатора соединен с квадратурным входом управляемой линии задержки и первым квадратурным входом сумматора, управляющий вход управляемой линии задержки соединен с пятым выходом блока синхронизации, а квадратурный выход управляемой линии задержки соединен с вторым квадратурным входом сумматора, квадратурный выход которого является первым выходом устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки выполнен в виде М последовательно включенных каскадов обработки, каждый из которых состоит из управляемой линии задержки и сумматора, причем квадратурный выход каждой управляемой линии задержки i-го каскада обработки соединен с вторым квадратурным входом сумматора i-го каскада, обработки, квадратурный выход каждого сумматора i-го каскада обработки соединен с квадратурным входом управляемой линии задержки и первым входом сумматора (i + 1)-го каскада обработки, управляющие входы управляемых линий задержки подключены к пятому выходу блока синхронизации.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2