Система обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками

Система обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками

Реферат

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения и распознания искусственных объектов с нелинейными характеристиками отражения радиолокационного сигнала.

Известно радиолокационное устройство обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками (RU 2166769, 2001, G 01 S 13/02).

Известное устройство содержит передающую и приемную антенны, первый и второй полосовые фильтры, первый усилитель мощности, модулятор, синтезатор частоты, делитель мощности, усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные смеситель и фильтр промежуточной частоты, частотно-разделительное устройство, первый и второй усилители высокой частоты, первый, второй и третий аттенюаторы, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, первый, второй, третий и четвертый усилители, первый и второй фильтры, делитель частоты, блок формирования сигнала огибающей, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, цифроаналоговый преобразователь, регулятор громкости, усилитель мощности низкой частоты, фильтр низкой частоты, направленный ответвитель, предварительный усилитель, второй усилитель мощности, фильтр зондирующего сигнала, блок обработки и управления, блок ввода-вывода информации, контроллер последовательного интерфейса и два канала обработки сигнала.

Недостатками известного устройства являются:

- недостаточная дальность обнаружения и распознавания объектов, обусловленная собственным помеховым сигналом, возникающим из-за нелинейности ВАХ элементов схемы, в том числе и пассивных (например, антенно-фидерных устройств);

- недостаточный диапазон рабочих температур устройства.

Задачей данного изобретения является повышение дальности обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками (ВАХ), а также расширение диапазона рабочих температур устройства.

Поставленная задача решается тем, что система обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками (ВАХ), содержит приемную и передающую антенны, частотно-разделительное устройство, первый и второй фильтры высокой частоты, первый и второй усилители высокой частоты, первый и второй аттенюаторы, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый усилители низкой частоты (УНЧ), первый и второй фильтры низкой частоты (ФНЧ), первый и второй аналого-цифровой преобразователи (АЦП), блок управления, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), первый и второй полосовые фильтры, фильтр промежуточной частоты, фильтр передающей антенны и блок отображения информации, в канал приемной антенны введен режекторный фильтр, связанный через фидер приемной антенны с частотно-разделительным устройством, первый выход которого через полосно-пропускающий фильтр (ППФ) второй гармоники зондирующего сигнала, первый усилитель высокой частоты (УВЧ) и первый аттенюатор соединен с первым входом коммутатора, второй выход частотно-разделительного устройства через ППФ третьей гармоники зондирующего сигнала, второй УВЧ и второй аттенюатор соединен со вторым входом коммутатора, выход которого через третий УВЧ, смеситель, первый и второй фильтры промежуточной частоты и усилитель промежуточной частоты связан с квадратурным синхронным детектором, второй вход которого связан с первым выходом введенного синтезатора частоты, а первый и второй выходы детектора через первый и второй ФНЧ, первый и второй видеоусилители и первый и второй АЦП связаны с первым и вторым входами микропроцессорного блока управления (МБУ) соответственно, при этом первый выход МБУ связан с входом синтезатора частоты, второй выход которого связан с входом "умножителя на 5", который через первый ППФ и усилитель гетеродинного сигнала связан со вторым входом смесителя, второй выход МБУ связан с третьим входом коммутатора, а третий и четвертый выходы МБУ соединены с управляющими входами первого и второго аттенюаторов соответственно, пятый выход МБУ связан с первым входом введенного блока управления передатчиком, второй вход которого связан с введенным датчиком температуры, а выход соединен с первым входом введенного блока модуляции и управления режимами работы каскадов передатчика, шестой выход МБУ соединен с входом введенного пульта управления и индикации, выход которого соединен с третьим входом МБУ, седьмой выход которого связан через ЦАП, третий ФНЧ и УНЧ с головными телефонами, при этом третий выход синтезатора частоты через "умножитель на 2" и второй ППФ соединен с предварительным усилителем мощности, а выход связан с первым входом многокаскадного усилителя мощности передатчика, второй вход которого соединен с выходом блока модуляции и управления режимами работы каскадов передатчика, при этом выход с многокаскадного усилителя мощности передатчика через ФНЧ зондирующего сигнала, фидер передающей антенны и введенный фильтр передающей антенны соединен с передающей антенной.

На чертеже представлена структурная схема системы обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками.

Система содержит приемную антенну 1, режекторный фильтр 2, фидер 3 приемной антенны 1, частотно-разделительное устройство 4, ППФ на частоты второй и третьей гармоники зондирующего сигнала 5, 6, первый и второй УВЧ 7, 8 соответственно, аттенюаторы 9, 10, коммутатор 11, третий УВЧ 12, смеситель 13, первый и второй фильтр промежуточной частоты 14, 16, усилитель промежуточной частоты 15, квадратурный синхронный детектор 17, первый и второй ФНЧ 18, 19, первый и второй видеоусилители 20, 21, первый и второй АЦП 22, 23, микропроцессорный блок управления 24, ЦАП 25, третий ФНЧ 26, первый УНЧ 27, головные телефоны 28, синтезатор частоты 29, "умножитель на 5" 30, первый и второй ППФ 31, 34, усилитель гетеродинного сигнала 32, "умножитель на 2" 33, микропроцессорный блок управления передатчиком 35, датчик температуры 36, блок модуляции и управления режимами работы каскадов усиления мощности передатчика 37, предварительный усилитель 38, многокаскадный усилитель мощности передатчика 39, ФНЧ зондирующего сигнала 40, фидер передающей антенны 41, ФНЧ передающей антенны 42, передающая антенна 43, пульт управления и индикации 44.

Передающая антенна 1 излучает зондирующий сигнал частотой F. Данный сигнал может быть как немодулированный, так и импульсно-модулированным. Мощность зондирующего сигнала может изменяться в широких пределах. Если в зоне облучения присутствует хотя бы один элемент с нелинейной ВАХ, то происходит частотное преобразование и переизлучение гармоник зондирующего сигнала - колебаний с частотами 2F, 3F и т.д. Сигнал, отраженный от элемента с нелинейной ВАХ, принимается приемной антенной 1, приемная антенна соединена через режекторный фильтр 2 и фидер приемной антенны 3 со входом частотно-разделительного устройства 4, предварительно отселектированные сигналы поступают на входы ППФ второй гармоники 5, и ППФ третьей гармоники 6, сигнал второй гармоники через первый УВЧ 7 и аттенюатор 9 поступает на первый вход коммутатора 11, а сигнал третьей гармоники через второй УВЧ 8 и аттенюатор 10 поступает на второй вход коммутатора 11, на управляющий вход которого поступает управляющий сигнал с первого выхода микропроцессорного блока управления 24. Управляющие сигналы на аттенюаторы 9 и 10 поступают с третьего и четвертого выходов блока управления 24.

Сигналы второй и третьей гармоник во временной последовательности, заданной блоком управления 24, поступает с выхода коммутатора 11 через третий УВЧ 12 на первый (сигнальный) вход смесителя 13, на второй вход которого с первого выхода синтезатора частоты 29 через "умножитель на 5" 30, первый ППФ 31 и усилитель гетеродинного сигнала 32 поступает гетеродинный сигнал с частотой 2,5F. Сигнал гармоники (независимо от номера гармоники) преобразуется в смесителе 13 в сигнал промежуточной частоты, равной 0,5F. Код рабочей частоты синтезатора частоты 29, равной 0,5F, поступает со второго выхода микропроцессорного блока управления 24. Сигнал промежуточной частоты с выхода смесителя 13 через фильтр промежуточной частоты 14, усилитель промежуточной частоты 15 и фильтр промежуточной частоты 16 поступает на первый вход квадратурного синхронного детектора 17, на второй вход которого поступает опорный сигнал частотой 0,5F со второго выхода синтезатора частоты 29. С первого и второго выходов квадратурного синхронного детектора 17 видеосигналы поступают на первый и второй ФНЧ 18 и 19 соответственно, после усиления видеоусилителями 20 и 21 и аналого-цифрового преобразования в АЦП 22 и 23, сигналы в цифровом виде поступают на первый и второй входы микропроцессорного блока управления 24, с седьмого выхода которого через ЦАП 25, ФНЧ 26 и УНЧ 27 сигнал поступает на головные телефоны 28. Шестой выход микропроцессорного блока управления 24 связан с пультом управления и индикации 44, а пятый выход - со входом микропроцессорного блока управления передатчика 35, второй вход которого соединен с датчиком температуры 36, а выход соединен со входом блока управления модуляцией и режимами работы каскадов передатчика 37. С третьего выхода синтезатора частоты 29 сигнал поступает на ППФ 34 через "умножитель на 2" 33. ППФ 34 последовательно соединен с предварительным усилителем мощности 38 и многокаскадным усилителем мощности 39, второй вход которого связаны с выходом блока управления модуляцией и режимами работы каскадов передатчика 37. На выходе усилителя 39 установлен ФНЧ зондирующего сигнала 40, который через фидер передающей антенны 41 и ФНЧ передающей антенны 42 соединен с передающей антенной 43, излучающей зондирующий сигнал частотой F.

За счет введения режекторного фильтра 2 и ФНЧ передающей антенны 42 подавляются собственные помехи передатчика и гармоники, возникающие при прохождении сигналов через фидер, возрастающие при увеличении мощности зондирующего сигнала, что в свою очередь и обеспечивает увеличение дальности обнаружения объектов.

За счет введения датчика температуры 36, обеспечивается возможность поддержания стабильной выходной мощности передатчика в расширенном температурном диапазоне.

Система обнаружения и распознавания объектов, включающих элементы с нелинейными вольт-амперными характеристиками, содержащая приемную и передающую антенны, частотно-разделительное устройство, первый и второй усилители высокой частоты, первый и второй аттенюаторы, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый усилители низкой частоты (УНЧ), первый и второй фильтры низкой частоты (ФНЧ), первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), синхронный детектор, синтезатор частоты, блок управления, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), первый и второй полосовые фильтры, фильтр промежуточной частоты и фильтр передающей антенны, отличающаяся тем, что на выход приемной антенны введен режекторный фильтр, настроенный на частоту зондирующего сигнала F, связанный через фидер приемной антенны с частотно-разделительным устройством, первый выход которого через полосно-пропускающий фильтр (ППФ) на частоту второй гармоники зондирующего сигнала 2F, первый усилитель высокой частоты (УВЧ) и первый аттенюатор соединен с первым входом коммутатора, второй выход частотно разделительного устройства через ППФ на частоту третьей гармоники зондирующего сигнала 3F, второй УВЧ и второй аттенюатор соединен с вторым входом коммутатора, выход которого через третий УВЧ, смеситель, первый фильтр промежуточной частоты, усилитель промежуточной частоты, второй фильтр промежуточной частоты связан с первым входом квадратурного синхронного детектора, второй вход которого связан с первым выходом синтезатора частоты, а первый и второй выходы детектора через первый и второй ФНЧ, первый и второй видеоусилители и первый и второй АЦП связаны с первым и вторым входами микропроцессорного блока управления (МБУ) соответственно, при этом первый выход МБУ связан с входом синтезатора частоты, второй выход МБУ связан с третьим входом коммутатора, второй выход синтезатора частоты связан с входом "умножителя на 5", который через первый ППФ и усилитель гетеродинного сигнала связан со вторым входом смесителя, а третий и четвертый выходы МБУ соединены с управляющими входами первого и второго аттенюаторов соответственно, пятый выход МБУ связан с первым входом введенного микропроцессорного блока управления передатчиком, второй вход которого связан с выходом введенного датчика температуры, выход микропроцессорного блока управления передатчиком соединен с входом введенного блока модуляции и управления режимами работы каскадов усилителя мощности передатчика, шестой выход МБУ соединен с входом введенного пульта управления и индикации, выход которого соединен с третьим входом МБУ, седьмой выход которого связан через ЦАП, третий ФНЧ и УНЧ с головными телефонами, при этом третий выход синтезатора частоты через "умножитель на 2" и второй ППФ соединен с предварительным усилителем мощности, выход которого связан с многокаскадным усилителем мощности передатчика, второй вход которого связан с выходом блока управления модуляцией и режимами работы каскадов усилителей мощности передатчика, при этом выход многокаскадного усилителя мощности передатчика через ФНЧ зондирующего сигнала, фидер передающей антенны и введенный фильтр передающей антенны соединен с передающей антенной, излучающей зондирующий сигнал частотой F.