Моноимпульсная рлс

Моноимпульсная рлс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС), преимущественно к когерентным РЛС обнаружения целей с непрерывным излучением, к которым предъявлены повышенные требования к снижению времени обзора сцены, использующим ЛЧМ сигнал, дополнительно манипулированный по частоте, и амплитудный суммарно-разностный моноимпульсный принцип пеленгации, работающим на подвижных носителях.

В известных бортовых моноимпульсных РЛС используется импульсный режим работы приемопередатчика. Примером является устройство [2, рис.1.9]. В этом устройстве сигнал передатчика через антенный переключатель и суммарно-разностный преобразователь поступает в моноимпульсную антенну амплитудного типа и излучаются по всем лучам в направлении цели, принимаемые моноимпульсной антенной отраженные сигналы после суммарно-разностного преобразования подаются с его первого (суммарного) выхода через последовательно соединенные антенный переключатель, смеситель и УПЧ суммарного канала на первый вход фазового детектора, на второй вход фазового детектора приходит разностный сигнал, приходящий со второго (разностного) выхода суммарно-разностного преобразователя через последовательно соединенные смеситель и УПЧ разностного канала. В результате фазового детектирования образуется сигнал углового рассогласования цели относительно равносигнального направления (РСН), который через усилитель управляет системой управления антенной, соответственно положением РСН антенны. Сигнал ошибки используется в режиме автосопровождения цели по углу. Для обеспечения независимости крутизны пеленгационной характеристики устройства по углу от уровня входного сигнала оба УПЧ с помощью АРУ, подключенного по входу к выходу УПЧ суммарного канала, охвачены обратной связью.

Недостатком устройства является работа в импульсном режиме с простым не когерентным сигналом, при котором требуется повышенная импульсная мощность передатчика и реализуется низкая помехозащищенность.

Известно устройство моноимпульсной РЛС, работающее с ЛЧМ сигналом в импульсном с малой скважностью режиме (квазинепрерывном режиме), измеряющее дальность и угловые координаты цели [2, рис 1.22, стр. 41], содержащее первые смесители суммарного и разностного каналов, где принимаемые высокочастотные сигналы гетеродинируются, далее последовательно усиливаются в УПЧ суммарного и разностного каналов и переносятся с помощью 2 смесителей на видеочастоту. Опорной частотой, приходящей на вторые входы 2 смесителей, является ЛЧМ сигнал, модулирующий зондирующий сигнал, смещенный к первой промежуточной частоте. Сигналы суммы и разности после 2 смесителей поступают на усилители доплеровских частот (УДЧ) суммарного и разностного каналов, где фильтруются в полосе рабочих разностных частот отраженного сигнала. Сигналы УДЧ после смешения с частотой следящего гетеродина поступают на доплеровские фильтры (ДФ) суммарного и разностного каналов. Таким образом, сигналы ДФ суммарного и разностного каналов содержат отфильтрованные в узкой полосе ДФ сигналы, соответствующие одной из целей для которой сдвиг частоты отраженного сигнала относительно зондирующего (сдвиг частоты соответствует дальности до цели), соответствует настройке следящего гетеродина. Управление частотой следящего гетеродина происходит от частотного дискриминатора, подключенного к ДФ разностного канала. При захвате частоты сдвига отраженного сигнала относительно зондирующего выходной сигнал фазового детектора (сигнал ошибки), подключенного к выходам ДФ суммарного и разностного каналов, соответствует угловому отклонению цели от РСН и используется далее схемой фиксации углового положения РСН, когда при сканировании антенны сигнал ошибки переходит через ноль. Кроме того, измерение частоты следящего гетеродина в режиме захвата позволяет определить дальность до цели.

Недостатком этой моноимпульсной РЛС является то, что она, работая в квазинепрерывном режиме, имеет минимум в два раза большую пиковую мощность передатчика по сравнению с мощностью передатчика, работающего в непрерывном режиме. Кроме того, в режиме обзора требуется большое время поиска сигнала цели (обзора сцены) во всем рабочем диапазоне, так как для анализа сигнала на каждой дальности требуется перестройка частоты повторения зондирующих импульсов, обеспечивающая нахождение отраженного сигнала между зондирующими.

Другая квазимоноимпульсная РЛС, работающая с непрерывным зондирующим сигналом [3], образованным манипуляцией 2-х несущих частот, модулированных единым непрерывным ЛЧМ сигналом, следит по дальности за земной поверхностью при боковом визировании с борта летательного аппарата (ЛА) в направлении угломестного РСН, образованного двумя коммутируемыми через период лучами антенны. Каждому лучу соответствует своя несущая частота.

Недостатком устройства является то, что за счет попеременного переключения передатчика к лучам антенны эффективность использования мощности передатчика в два раза ниже чем в моноимпульсной РЛС, излучающей, принимающей и анализирующей сигнал по лучам одновременно. Как и в предыдущей РЛС с квазинепрерывным излучением для анализа наличия сигналов в широком рабочем диапазоне дальностей необходима перестройка частоты манипуляции несущих частот, что увеличивает необходимое время поиска целей (обзора сцены) в режиме обзора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой моноимпульсной РЛС и принятой в качестве прототипа является устройство [1]. Устройство-прототип допускает перестройку несущей частоты от импульса к импульсу и использует сигнал с внутриимпульсной фазовой манипуляцией. Отраженные сигналы после суммарно-разностного преобразования подаются на два канала - суммарный и разностный. Каждый канал представляет последовательно соединенные усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), блок фазовых детекторов, амплитудные квантователи сигналов фазовых детекторов и цифровой согласованный фильтр. Полученные на выходах цифровых согласованных фильтров квадратурные составляющие сигналов далее поступают в дискриминатор угла, где определяется отклонение цели от РСН (дискриминатор угла выполняет операцию скалярного произведения). Квадратурные составляющие суммарного сигнала, кроме того, через блок объединения квадратур поступают в устройство обработки информации, в которое входит блок первичной обработки (накопление и обнаружение сигнала, первичное измерение координат целей), следящий дальномер и блок вторичной обработки сигнала (анализ доплеровского расширения спектра сигнала на анализируемой дальности по квадратурным составляющим суммарного сигнала и классификация цели, выбор цели на автосопровождение, выдача исходных данных о дальности цели в следящий дальномер и азимута цели на привод антенны).

Недостатком устройства является импульсный режим излучения, при котором пиковая мощность передатчика минимум в два раза выше значения при непрерывном излучении. В реальности это значение больше двух, так как в режиме поиска для просмотра целевой обстановки в большом диапазоне дальностей приходится перестраивать длительность фазоманипулированного зондирующего сигнала, соответственно увеличивать скважность, чтобы минимальная задержка сигнала была больше длительности зондирующего. При небольшом перекрытии отраженного фазоманипулированного сигнала с зондирующим в устройстве-прототипе производится уменьшение числа разрядов кода опорного сигнала (обнуление разрядов сдвигающих регистров цифрового согласованного фильтра) и изменение порога обнаружения в зависимости от дальности до анализируемой цели. Однако это не обеспечивает параллельный прием и обнаружение сигнала (с целью сокращения времени выхода в эфир при поиске сигнала) в более широком диапазоне дальностей при большом процентном перекрытии зондирующего сигнала с отраженным, в том числе при непрерывном сигнале.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности работы бортовой моноимпульсной РЛС с единой приемопередающей антенной в непрерывном режиме (фактор, облегчающий выполнение высоконадежного малогабаритного выходного устройства передатчика на полупроводниковых элементах) при одновременном сокращении времени выхода в эфир при обзоре сцены за счет применения частотно-временной развязки приемного тракта от излучаемого ЛЧМ сигнала, манипулируемого по частоте по перестраиваемому дискретно- временному закону. Разнос соседних манипулируемых несущих частот соответствует промежуточной частоте приемника, при этом каждая манипулируемая единицей кода частота излучается и одновременно является гетеродинной для отраженных сигналов, манипулированных по частоте нулем кода и наоборот.

Сущность изобретения заключается в том, что в моноимпульсную РЛС, содержащую: последовательно соединенные усилитель мощности, антенный переключатель, суммарно-разностный преобразователь и антенный блок, а также возбудитель, синхронизатор, устройство обработки информации (УОИ), 2-канальный суммарно-разностный приемник, фазовые детекторы суммарного и разностного каналов, блок объединения квадратур, дискриминатор угла и привод антенны, причем выход привода антенны кинематически связан с антенным блоком, вход привода антенны соединен с вторым выходом УОИ, второй (информационный) выход привода антенны соединен с шестым входом УОИ, 2-канальный суммарно-разностный приемник содержит последовательно соединенные по двум входам-выходам суммарного и разностного каналов двухканальные усилитель высокой частоты, балансный смеситель и 2-канальный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), гетеродинный вход балансного смесителя является третьим гетеродинным входом 2-канального суммарно-разностного приемника, первый и второй входы усилителя высокой частоты являются входами, а первый и второй выходы усилителя промежуточной частоты являются выходами суммарного и разностного каналов 2-канального суммарно-разностного приемника соответственно, УОИ содержит блок первичной обработки и блок вторичной обработки, первый выход блока первичной обработки соединен с первым входом блока вторичной обработки соответственно, третий, четвертый и первый выходы блока вторичной обработки являются вторым, четвертым и третьим выходом УОИ, третий вход УОИ соединен с первым входом блока первичной обработки, четвертый выход возбудителя соединен с первыми входами фазовых детекторов суммарного и разностного каналов, третий выход синхронизатора соединен с четвертым входом УОИ, первый выход 2-канального суммарно-разностного приемника соединен со вторым входом фазового детектора суммарного канала, второй выход 2-канального суммарно-разностного приемника соединен со вторым входом фазового детектора разностного канала, выход блока объединения квадратур соединен с третьим входом УОИ, введены последовательно соединенные синтезатор зондирующего сигнала (СЗС), умножитель частоты, коммутируемый фильтр передачи и направленный ответвитель, второй выход которого соединен с входом усилителя мощности, последовательно соединенные усилитель доплеровской частоты суммарного канала и блок доплеровских фильтров суммарного канала, последовательно соединенные усилитель доплеровской частоты разностного канала и блок доплеровских фильтров разностного канала, блоки опроса суммарного и разностного каналов, схема автоматической регулировки усиления (АРУ), выход которой соединен с третьими входами усилителей доплеровской частоты суммарного и разностного каналов, генератор манипулирующих последовательностей, коммутируемые фильтры суммарного и разностного каналов, измеритель скорости и сноса и делитель, третий выход направленного ответвителя соединен с третьим (гетеродинным) входом 2-канального суммарно-разностного приемника, первый выход антенного переключателя через коммутируемый фильтр суммарного канала соединен с первым (суммарным) входом 2-канального суммарно-разностного приемника, второй (разностный) выход суммарно-разностного преобразователя соединен через коммутируемый фильтр разностного канала с вторым (разностным) входом 2-канального суммарно-разностного приемника, выход фазового детектора суммарного канала соединен с вторым входом усилителя доплеровской частоты суммарного канала, выход которого дополнительно соединен с входом АРУ, выход фазового детектора разностного канала соединен с вторым входом усилителя доплеровской частоты разностного канала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом синтезатора зондирующего сигнала, пятым входом УОИ и третьими входами блоков доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов, третий выход возбудителя соединен с первым входом генератора манипулирующих последовательностей, входом синхронизатора, с первыми входами блоков доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов и седьмым входом УОИ, первый и второй выходы возбудителя соединены соответственно со вторым и третьим входом синтезатора зондирующего сигнала, первый выход синхронизатора через генератор манипулирующих последовательностей соединен с шестым входом синтезатора зондирующего сигнала и вторым (управляющим) входом коммутируемого фильтра передачи, второй (инверсный) выход генератора манипулирующих последовательностей соединен со вторыми (управляющими) входами коммутируемых фильтров суммарного и разностного каналов, третий и четвертый выходы УОИ соединены соответственно с пятым и четвертым входами синтезатора зондирующего сигнала, первый выход УОИ соединен с первыми (управляющими) входами усилителей доплеровской частоты суммарного и разностного каналов, выходы с первого по N-й блока доплеровских фильтров суммарного канала соединены соответственно с входами блока опроса суммарного канала со второго по (N+1)-й, выходы с первого по N-й блока доплеровских фильтров разностного канала соединены соответственно с входами блока опроса разностного канала со второго по (N+1)-й, третий выход синхронизатора дополнительно соединен с первыми входами блоков опроса суммарного и разностного каналов, выход блока опроса разностного канала через последовательно соединенные дискриминатор угла и делитель подключен к восьмому входу УОИ, выход блока опроса суммарного канала соединен с входом блока объединения квадратур и первым входом дискриминатора угла, выход блока объединения квадратур дополнительно соединен с первым входом делителя, первый и второй выход измерителя скорости и угла сноса соединены соответственно с первым и вторым входом УОИ, первый, второй, четвертый и шестой входы УОИ соединены с четвертым, пятым, вторым и шестым входами блока вторичной обработки соответственно, второй выход блока вторичной обработки является первым выходом УОИ, четвертый вход блока первичной обработки является восьмым входом УОИ, седьмой вход УОИ соединен с третьим входом блока первичной обработки, пятый вход УОИ соединен с вторым входом блока первичной обработки, второй выход блока первичной обработки соединен с третьим входом блока вторичной обработки.

Синтезатор зондирующего сигнала (СЗС) состоит из 2-х каналов, каждый из которых содержит генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, фазовый детектор, балансный смеситель, направленный ответвитель, фильтр низкой частоты и генератор, управляемый напряжением, на выход синтезатора зондирующего сигнала через первый коммутатор, проходит сигнал одного из каналов, при этом первый вход СЗС соединен с первыми синхронизирующими входами первого и второго генераторов линейно-частотно-модулированного напряжения, четвертый и пятый входы СЗС соединены со вторыми входами первого и второго генераторов линейно-частотно-модулированного напряжения соответственно, выход первого генератора линейно-частотно-модулированного напряжения последовательно через третий фазовый детектор, первый фильтр низкой частоты и первый генератор, управляемый напряжением, соединен с входом второго направленного ответвителя, первый выход которого через второй балансный смеситель соединен со вторым входом третьего фазового детектора, второй выход второго направленного ответвителя через первый коммутатор соединен с выходом СЗС, выход второго генератора линейно-частотно-модулированного напряжения последовательно через четвертый фазовый детектор, второй фильтр низкой частоты и второй генератор, управляемый напряжением, соединен с входом третьего направленного ответвителя, первый выход которого через третий балансный смеситель соединен со вторым входом четвертого фазового детектора, второй выход третьего направленного ответвителя соединен с третьим входом первого коммутатора, второй и третий вход СЗС соединены с первыми входами второго и третьего балансных смесителей соответственно, шестой вход СЗС соединен с первым (управляющим) входом первого коммутатора.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлены:

Фиг.1 - структурная схема моноимпульсной РЛС;

Фиг.2 - эпюры, поясняющие структуру зондирующего и отраженного сигнала,

Фиг.3 - структурная схема коммутируемых фильтров (КФ),

Фиг.4 - структурная схема синтезатора зондирующего сигнала (СЗС),

Фиг.5- структурная схема синхронизатора (С),

Фиг.6 - структурная схема усилителей доплеровских частот (УДЧ),

Фиг.7 - вид амплитудно-частотной характеристики усилителей доплеровских частот (УДЧ),

Фиг.8 - структурная схема блоков доплеровских фильтров (БДФ),

Фиг.9 - структурная схема блока объединения квадратур (БОК),

Фиг.10 -структурная схема дискриминатора угла (ДУ),

Фиг.11 - эпюры, поясняющие временную диаграмму работы блоков,

Фиг.12 - структурная схема блока первичной обработки сигнала (БПО),

Фиг.13 - блок-схема алгоритма работы блока вторичной обработки (БВО),

Фиг.14 - структурная схема порогового обнаружителя,

Фиг.15 - структурная схема накопителей,

Фиг.16 - структурная схема углового селектора.

Согласно структурной схеме на фиг.1 в предлагаемой моноимпульсной РЛС приняты следующие обозначения:

1 - антенный блок (АБ),

2 - суммарно-разностный преобразователь (СРП.),

3 - антенный переключатель (АП),

4 - усилитель мощности (УМ)

5 - направленный ответвитель (НО),

6 - коммутируемый фильтр передачи (КФ-П),

7 - умножитель частоты (УЧ),

8 - синтезатор зондирующего сигнала (СЗС),

9 - возбудитель(В),

10 - генератор манипулирующих последовательностей (ГМП),

11 - синхронизатор (С),

12 - устройство обработки информации (УОИ),

13 - измеритель скорости и угла сноса (ИСС),

14 - коммутируемый фильтр суммарного канала (КФ-С ),

15 - коммутируемый фильтр разностного канала (КФ-Р ),

16 - 2-канальный суммарно- разностный приемник (Пр),

17 - фазовый детектор суммарного канала (ФД-С ),

18 - фазовый детектор разностного канала (ФД-Р ),

19 - усилитель доплеровской частоты суммарного канала (УДЧ-С),

20 - усилитель доплеровской частоты разностного канала (УДЧ-Р),

21 - автоматическая регулировка усиления (АРУ),

22 - блок доплеровских фильтров суммарного канала (БДФ-С ),

23 - блок доплеровских фильтров разностного канала (БДФ-Р ),

24 - блок опроса суммарного канала (БО-С ),

25 - блок опроса разностного канала (БО-Р ),

26 - блок объединения квадратур (БОК),

27 - дискриминатор угла (ДУ),

28 - делитель (Дел),

29 - привод антенны (ПА),

30 - 2-канальный усилитель высокой частоты (УВЧ),

31 - 2-канальный балансный смеситель (БСМ),

32 - 2-канальный усилитель промежуточной частоты (УПЧ),

33 - блок вторичной обработки (БВО),

34 - блок первичной обработки (БПО).

На структурной схеме фиг.1 предлагаемая моноимпульсная РЛС содержит последовательно соединеные усилитель мощности 4, антенный переключатель 3, суммарно-разностный преобразователь 2 и антенный блок 1, а также возбудитель 9, синхронизатор 11, устройство обработки информации (УОИ) 12, 2-канальный суммарно-разностный приемник 16, фазовые детекторы суммарного 17 и разностного 18 каналов, блок объединения квадратур 26, дискриминатор угла 27 и привод антенны 29, причем выход привода антенны 29 кинематически связан с антенным блоком 1, вход привода антенны 29 соединен с вторым выходом УОИ 12, второй (информационный) выход привода антенны 29 соединен с шестым входом УОИ 12, 2-канальный суммарно-разностный приемник 16 содержит последовательно соединенные по двум входам-выходам суммарного и разностного каналов двухканальные усилитель высокой частоты 30, балансный смеситель 31 и 2-канальный усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 32, гетеродинный вход балансного смесителя 31 является третьим гетеродинным входом 2-канального суммарно-разностного приемника 16, первый и второй входы усилителя высокой частоты 30 являются входами, а первый и второй выходы усилителя промежуточной частоты 32 являются выходами суммарного и разностного каналов 2-канального суммарно-разностного приемника 16 соответственно, УОИ 12 содержит блок первичной обработки 34, блок вторичной обработки 33, первый выход блока первичной обработки 34 соединен с первым входом блока вторичной обработки 33, третий, четвертый и первый выходы блока вторичной обработки 33 являются вторым, четвертым и третьим выходом УОИ 12, третий вход УОИ 12 соединен с первым входом блока первичной обработки 34, четвертый выход возбудителя 9 соединен с первыми входами фазовых детекторов суммарного 17 и разностного 18 каналов, третий выход синхронизатора 11 соединен с четвертым входом УОИ 12, первый выход 2-канального суммарно-разностного приемника 16, соединен со вторым входом фазового детектора суммарного канала 17, второй выход 2-канального суммарно-разностного приемника 16 соединен со вторым входом фазового детектора разностного канала 18, выход блока объединения квадратур 26 соединен с третьим входом УОИ 12, синтезатор зондирующего сигнала (СЗС) 8 последовательно через умножитель частоты 7 и коммутируемый фильтр передачи 6 соединен с направленным ответвителем 5, второй выход которого соединен с входом усилителя мощности 4, выход усилителя доплеровской частоты суммарного канала 19 соединен с вторым входом блока доплеровских фильтров суммарного канала 22, выход усилителя доплеровской частоты разностного канала 20 соединен с вторым входом блока доплеровских фильтров разностного канала 23, выход схемы АРУ 21 соединен с третьими входами усилителей доплеровской частоты суммарного 19 и разностного 20 канала, третий выход направленного ответвителя 5 соединен с третьим (гетеродинным) входом 2-канального суммарно-разностного приемника 16, первый выход антенного переключателя 3 через коммутируемый фильтр суммарного канала 14 соединен с первым (суммарньм) входом 2-канального суммарно-разностного приемника 16, второй (разностный) выход суммарно-разностного преобразователя 2 соединен через коммутируемый фильтр разностного канала 15 с вторым (разностным) входом 2-канального суммарно-разностного приемника 16, выход фазового детектора суммарного канала 17 соединен с вторым входом усилителя доплеровской частоты суммарного канала 19, выход которого дополнительно соединен с входом АРУ 21, выход фазового детектора разностного канала 18 соединен с вторым входом усилителя доплеровской частоты разностного канала 20, второй выход синхронизатора 11 соединен с первым входом синтезатора зондирующего сигнала 8, пятым входом УОИ 12 и третьими входами блоков доплеровских фильтров суммарного 22 и разностного 23 каналов, третий выход возбудителя 9 соединен с первым входом генератора манипулирующих последовательностей 10, входом синхронизатора 11, с первыми входами блоков доплеровских фильтров суммарного 22 и разностного 23 каналов и седьмым входом УОИ 12, первый и второй выходы возбудителя 9 соединены соответственно со вторым и третьим входом синтезатора зондирующего сигнала 8, первый выход синхронизатора 11 через генератор манипулирующих последовательностей 10 соединен с шестым входом синтезатора зондирующего сигнала 8 и вторым (управляющим) входом коммутируемого фильтра передачи 6, второй (инверсный) выход генератора манипулирующих последовательностей 10 соединен со вторыми (управляющими) входами коммутируемых фильтров суммарного 14 и разностного 15 каналов, третий и четвертый выходы УОИ 12 соединены соответственно с пятым и четвертым входами синтезатора зондирующего сигнала 8, первый выход УОИ 12 соединен с первыми (управляющими) входами усилителей доплеровской частоты суммарного 19 и разностного 20 каналов, выходы с первого по N-й блока доплеровских фильтров суммарного канала 22 соединены соответственно с входами блока опроса суммарного канала 24 со второго по (N+1)-й, выходы с первого по N-й блока доплеровских фильтров разностного канала 23 соединены соответственно с входами блока опроса разностного канала 25 со второго по (N+1)-й, третий выход синхронизатора 11 дополнительно соединен с первыми входами блоков опроса суммарного 24 и разностного 25 каналов, выход блока опроса разностного канала 25 через последовательно соединенные дискриминатор угла 27 и делитель 28 подключен к восьмому входу УОИ 12, выход блока опроса суммарного канала 24 соединен с входом блока объединения квадратур 26 и первым входом дискриминатора угла 27, выход блока объединения квадратур 26 дополнительно соединен с первым входом делителя 28, первый и второй выход измерителя скорости и угла сноса 13 соединены соответственно с первым и вторым входом УОИ 12, первый, второй, четвертый и шестой входы УОИ 12 соединены с четвертым, пятым, вторым и шестым входами блока вторичной обработки 33 соответственно, второй выход блока вторичной обработки 33 является первым выходом УОИ 12, четвертый вход блока первичной обработки 34 является восьмым входом УОИ 12, седьмой вход УОИ 12 соединен с третьим входом блока первичной обработки 34, пятый вход УОИ 12 соединен с вторым входом блока первичной обработки 34, второй выход блока первичной обработки 34 соединен с третьим входом блока вторичной обработки 33.

На фиг.2 приведены эпюры, поясняющие структуру зондирующего и отраженного сигнала. Обозначения на фиг.2:

f₁ - закон изменения частоты первого ЛЧМ сигнала,

f₂ - закон изменения частоты второго ЛЧМ сигнала,

t_r - задержка отраженного сигнала относительно зондирующего,

f_r+f_д1 - сдвиг частоты отраженного сигнала относительно зондирующего для первого ЛЧМ сигнала,

f_r+f_д2 - сдвиг частоты отраженного сигнала относительно зондирующего для второго ЛЧМ сигнала,

f_д1 и f_д2 - доплеровский сдвиг частоты отраженного сигнала для зондирующих сигналов с частотами f₁ и f₂ соответственно,

f_оп - Δf_см/2 - сдвиг частот между первым и вторым ЛЧМ сигналом.

f_оп - опорная промежуточная частота,

F_пр1 - промежуточная частота для первого ЛЧМ отраженного сигнала,

F_пр2 - промежуточная частота для второго ЛЧМ отраженного сигнала.

Коммутируемые фильтры (КФ) 6, 14, 15 аналогичны, предназначены для управляемой частотной селекции проходящих через них сигналов и выполнены согласно схеме, представленной на фиг.3.

На фиг.3 приняты следующие обозначения:

35 - первый коммутатор (Ком 1),

36 - первый фильтр (Ф1),

37 - второй фильтр (Ф2),

38 - второй коммутатор (Ком 2).

На схеме коммутируемого фильтра 6 (фиг.3) первый вход первого коммутатора 35 является первым входом коммутируемого фильтра 6, второй вход которого соединен с вторым и третьим входом первого 36 и второго 37 коммутаторов соответственно, первый выход первого коммутатора 35 через первый фильтр 36 соединен с первым входом второго коммутатора 38, второй выход первого коммутатора 35 через второй фильтр 37 соединен с вторым входом второго коммутатора 38, выход которого является выходом коммутируемого фильтра 6.

Коммутаторы 35 и 38 могут быть реализованы на микросхеме НММС-2027, выпускаемой серийно.

Синтезатор зондирующего сигнала (СЗС) 8 является частью передающего устройства и предназначен для первичного формирования непрерывного ЛЧМ сигнала, манипулированного по частоте временной последовательностью генератора ГМП 10, и выполнен согласно схеме на фиг.4.

На схеме по фиг.4 синтезатора зондирующего сигнала 8 приняты следующие обозначения:

39 - первый генератор ЛЧМ сигнала (ГЛЧМ 1 ),

40- первый фильтр низкой частоты (ФНЧ 1),

41 - третий фазовый детектор (ФД 3),

42 - первый генератор, управляемый напряжением (ГУН 1),

43 - второй балансный смеситель (БСМ 2),

44 -второй направленный ответвитель (НО 2),

45 - второй генератор ЛЧМ сигнала (ГЛЧМ 2),

46 - четвертый фазовый детектор (ФД 4),

47 - второй фильтр низкой частоты (ФНЧ 2),

48 - третий балансный смеситель (БСМ 3),

49 - второй генератор, управляемый напряжением (ГУН 2).

50 - третий направленный ответвитель (НО 3),

51 - первый коммутатор (Ком 1).

Синтезатор зондирующего сигнала 8 (фиг.4) состоит из 2 каналов, каждый из которых содержит генератор линейно-частотно-модулированного сигнала 39 (45), фазовый детектор 41 (46), балансный смеситель 43 (48), направленный ответвитель 44 (50), фильтр низкой частоты 40 (47) и генератор, управляемый напряжением 42 (49), на выход синтезатора зондирующего сигнала 8 через третий коммутатор 51, управляемый внешней командой, проходит сигнал одного из каналов, при этом первый вход синтезатора зондирующего сигнала 8 соединен с первыми (синхронизирующими) входами первого 39 и второго 45 генераторов линейно-частотно-модулированного напряжения, четвертый и пятый входы синтезатора зондирующего сигнала 8 соединены со вторыми входами первого 39 и второго 45 генераторов линейно-частотно-модулированного напряжения соответственно, выход первого генератора линейно-частотно-модулированного напряжения 39 последовательно через третий фазовый детектор 41, первый фильтр низкой частоты 40 и первый генератор управляемый напряжением 42, соединен с входом второго направленного ответвителя 44 первый выход которого через второй балансный смеситель 43 соединен со вторым входом третьего фазового детектора 41, второй выход второго направленного ответвителя 44 через третий коммутатор 51 соединен с выходом синтезатора зондирующего сигнала 8, выход второго генератора линейно-частотно-модулированного напряжения 45 последовательно через четвертый фазовый детектор 46, второй фильтр низкой частоты 47 и второй генератор, управляемый напряжением 49, соединен с входом третьего направленного ответвителя 50, первый выход которого через третий балансный смеситель 48 соединен со вторым входом четвертого фазового детектора 46, второй выход третьего направленного ответвителя 50 соединен с третьим входом третьего коммутатора 51, второй и третий вход синтезатора зондирующего сигнала 8 соединены с первыми входами второго 43 и третьего 48 балансных смесителей соответственно, шестой вход синтезатора зондирующего сигнала 8 соединен с первым (управляющим) входом первого коммутатора 51.

Построение каналов синтезатора зондирующего сигнала 8 на базе систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) позволяет сформировать выходной сигнал с малыми амплитудно-фазовыми шумами. Высокая скорость перестройки частоты выходного сигнала генераторов, управляемых напряжением 42 (49), каждого канала под закон перестройки соответствующего генератора линейно-частотно-модулированного сигнала с обеспечением когерентности обеспечивается высокой частотой сигналов, поступающих на фазовые детекторы каналов. Структура канала на базе ФАПЧ приведена в [5, с.190, рис.4.10, 4.11].

Синхронизатор (С) 11 предназначен для формирования импульсов синхронизации, период повторения которых определяет период модуляции зондирующего непрерывного ЛЧМ сигнала, кода развертки отфильтрованного отраженного сигнала по дальности и кода управления законом временной манипуляции частоты зондирующего сигнала. Синхронизатор 11 выполнен согласно схеме на фиг.5.

На структурной схеме синхронизатора 11 (фиг.5) приняты следующие обозначения:

52 - первая кодовая шина (КШ 1),

53 - первый счетчик (СИ 1),

54 - первый триггер (Тг 1),

55 вторая кодовая шина (КШ 2),

56 - второй счетчик (СИ 2),

57 - третий счетчик (СИ 3).

На схеме синхронизатора 11 (фиг.5) вход синхронизатора 11 соединен с первыми (счетными) входами первого 53 и второго 56 счетчиков, выход переноса первого счетчика 53 через первый триггер 54 соединен с вторым (установочным) входом второго счетчика 56, второй выход первого триггера 54 соединен со вторым (установочным) входом первого счетчика 53, счетным входом третьего счетчика 57 и является вторым выходом синхронизатора 11, первый выход (выход переноса) второго счетчика 56 соединен со вторым входом первого триггера 54, выход первой кодовой шины 52 соединен с третьим входом первого счетчика 53, выход второй кодовой шины 55 соединен с третьим входом второго счетчика 56, выход третьего счетчика 57 является первым выходом синхронизатора 11, выходной код со второго выхода второго счетчика 56 поступает на третий выход синхронизатора 11.

Усилители доплеровской частоты 19 и 20 аналогичны и являются частью приемного тракта. Усилители 19 и 20 осуществляют частотную фильтрацию отраженного сигнала в расчетной рабочей зоне задержек и доплеровских сдвигов.

Частотная характеристика усилителей доплеровских частот 19 и 20 для обеспечения работы приемника в широком динамическом диапазоне имеет наклон 12 дБ/октава в сторону низких частот, кроме того, для подавления сигналов от Земли, принимаемых по главному лучу, имеет управляемую внешним кодом частоту режекции.

Усилители доплеровской частоты (УДЧ) 19 и 20 выполнены по схеме, приведенной на фиг.6, на которой обозначено:

58 - аналоговый фильтр с цифровым управлением (АФЦУ),

59 - управляемый аналоговый аттенюатор (УАА),

60 - третий фильтр низкой частоты (ФНЧ 3).

На схеме усилителя доплеровской частоты (УДЧ) на фиг.6 второй вход УДЧ последовательно через аналоговый фильтр с цифровым управлением 58, управляемый аналоговый аттенюатор 59 и третий фильтр низкой частоты 60 соединен с выходом УДЧ, первый вход УДЧ соединен с первым входом аналогового фильтра с цифровым управлением 58, третий вход УДЧ соединен со вторым входом управляемого аналогового аттенюатора 59.

Примером реализации аналогового фильтра с цифровым управлением (АФЦУ) 58 с завалом усиления в сторону низких частот 12 дБ/октава и дополнительно управляемой частотой режекции является фильтр, состоящий из последовательно соединенных фильтра высокой частоты и режекторного фильтра, управляемых по частоте общим цифровым кодом частоты настройки. Фильтр высокой частоты представляет RC цепочку, нижняя частота полосы пропускания которого перестраивается регулировкой управляемого внешним кодом настройки резистора.

Перестраиваемый по частоте режекторный фильтр может быть выполнен по схеме [4, с.65...67, рис 7.5]. Перестраиваемым элементом фильтра является управляемый кодом резистор, который может быть выполнен на базе параллельного соединения весовых резисторов через управляемые разрядами кода ключи типа 564 КТЗ.

Управляемый аналоговый аттенюатор 59 может быть выполнен как резистивно-диодный делитель, выходное напряжение которого не линейно зависит от входного сигнала делителя и соответствует требуемому закону регулировки. Аналогичный управляемый аналоговый аттенюатор (линеаризатор) применен в схеме АРУ измерителя толщины морского льда А-038 [9, л.20/2] и в блоке ДР1-363И [10, л.13].

Две амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) усилителей доплеровских частот 19 и 20 приведены на фиг.7 для двух частот режекции f_удч1 и f_удч2, задаваемых внешним цифровым кодом. Ось абсцисс - частота (масштаб логарифмический), ось ординат - ослабление, выраженное в дБ.

На фиг.8 приведен вариант построения блока доплеровских фильтров 22 и 23, на которой приняты следующие обозначения:

61 - первая схема И, (И 1),

62 - второй триггер, (Тг 2),

63 - четвертый счетчик, (СИ 4),

64₁...64_N - первый, ... N-й доплеровские фильтры,

65₁...65_N - первое ... N-oe постоянное запоминающее устройство (ПЗУ1) ... (ПЗУ_N),

66₁...66_N - первый умножитель первого доплеровского фильтра (Умн 1₁)... первый умножитель N-го доплеровского фильтра (Умн 1_N),

67₁...67_N - второй умножитель первого доплеровского фильтра (Умн 2₁) ... второй умножитель N-го доплеровского фильтра (Умн 2_N),

68₁...68_N - второй интегратор первого доплеро