Имитатор радиолокационной цели

Имитатор радиолокационной цели

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для исследования процессов обнаружения и сопровождения флюктуирующих целей при взаимном перемещении целей и радиолокатора.

Известен имитатор радиолокационной цели, содержащий последовательно включенные формирователь зондирующего сигнала (ФЗС), управляемый аттенюатор и излучатель, а также устройство управления, выходы которого соединены с управляющими входами формирователя зондирующего сигнала и управляемого аттенюатора [см. Г.Н.Тверской и др. Имитаторы эхосигналов судовых радиолокационных станций. - Изд. "Судостроение". - Ленинград. - 1973, с.185-187]. Он обеспечивает формирование на реальной сверхвысокой частоте сигнала, воспроизводящего амплитудные флюктуации эффективной площади рассеяния (ЭПР) надводного корабля, и излучение этого сигнала в направлении исследуемого радиолокатора. В результате на входе последнего имеет место сигнал, совпадающий по структуре и уровню с реальным отраженным от корабля сигналом.

Однако при обнаружении и сопровождении кораблей радиолокационными головками самонаведения (РЛГСН) большую роль играют угловые флюктуации (флюктуации энергетического центра переизлучения (ЭЦП) корабля). Они в указанном имитаторе радиолокационной цели не учитываются.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является имитатор радиолокационной цели, описанный в статье И.Г.Доруха и В.И.Полякова "Имитатор радиолокационной цели" [Вопросы специальной радиоэлектроники. Серия ОВР. - Москва - Таганрог, вып.1 - 2003]. Он содержит последовательно включенные ФЗС, управляемый аттенюатор, усилитель и излучатель с приводом, а также устройство управления, выходы которого соединены с управляющими входами ФЗС, управляемого аттенюатора и привода излучателя. В этом имитаторе радиолокационной цели излучатель, как и в вышеописанном имитаторе, ориентирован максимумом излучения в направлении исследуемого радиолокатора, установленного на расстоянии примерно 10 метров. Однако, в отличие от излучателя в вышеописанном имитаторе, здесь он снабжен приводом, обеспечивающим его перемещение в плоскости, перпендикулярной направлению на радиолокатор. При этом с усилителем излучатель соединен гибким волноводом или полужестким коаксиальным кабелем. Указанный имитатор радиолокационной цели позволяет воспроизводить как амплитудные, так и угловые флюктуации цели.

Недостатком указанного имитатора радиолокационной цели является сложность, обусловленная необходимостью обеспечения механического перемещения излучателя в плоскости, перпендикулярной направлению на радиолокатор. Он усугубляется наличием гибкого соединения усилителя с излучателем, вызывающим "паразитное" просачивание СВЧ-энергии с выхода усилителя, которое делает достаточно затруднительной настройку и регулировку имитатора.

Другой недостаток этого имитатора радиолокационной цели обусловлен определенной инерционностью перемещения излучателя, а следовательно, и имитируемого перемещения ЭЦП цели, что при малых имитируемых дальностях "радиолокатор - цель" делает имитируемые угловые флюктуации недостаточно адекватными реальным угловым флюктуациям цели, а следовательно, снижает достоверность полученных от использования имитатора результатов.

Целью изобретения является повышение качества имитации радиолокационной цели.

Поставленная цель достигается тем, что в известный имитатор радиолокационной цели, содержащий устройство управления, первый, второй и третий входы которого являются входами текущей дальности, текущего азимута и текущей ошибки сопровождения цели соответственно, последовательно включенные ФЗС, сигнальный вход которого является входом синхронизации, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым выходами устройства управления, и управляемый аттенюатор, управляющий вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а также последовательно включенные первый усилитель и первый излучатель, введены задатчик положения энергетического центра переизлучения (ЗПЭЦП) цели и последовательно включенные второй усилитель и второй излучатель, сигнальный вход ЗПЭЦП цели соединен с выходом управляемого аттенюатора, первый и второй управляющие входы - соответственно с четвертым и пятым выходами устройства управления, а первый и второй выходы - со входами соответственно первого и второго усилителей, при этом ЗПЭЦП цели содержит последовательно включенные усилитель, вход которого является сигнальным входом задатчика, первый управляемый аттенюатор, управляющий вход которого является первым управляющим входом задатчика, делитель мощности и регулируемый аттенюатор, выход которого является первым выходом задатчика, а также второй управляемый аттенюатор, управляющий вход и выход которого являются соответственно вторым управляющим входом и вторым выходом задатчика, а сигнальный вход соединен со вторым выходом делителя мощности, ФЗС содержит последовательно включенные управляемый элемент задержки, сигнальный и управляющий входы которого являются соответственно сигнальным и первым управляющим входами формирователя, и управляемый регулятор длительности импульсов, управляющий вход которого является вторым управляющим входом формирователя, а также последовательно включенные генератор зондирующего сигнала и амплитудно-импульсный модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом управляемого регулятора длительности импульсов, а выход является выходом формирователя.

Совокупность вновь введенных элементов и связей не является самостоятельным устройством и не следует явным образом из уровня техники, поэтому предлагаемый имитатор радиолокационной цели следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены:

- на фиг.1 - структурная схема предлагаемого имитатора радиолокационной цели;

- на фиг.2 - структурная схема ФЗС;

- на фиг.3 - структурная схема ЗПЭЦП:

- на фиг.4 - взаимное положение излучателей и исследуемого радиолокатора.

Имитатор радиолокационной цели содержит ФЗС 1, управляемый аттенюатор 3, ЗПЭЦП 4, усилители 5 и 6, излучатели 7 и 8 и устройство 2 управления.

Сигнальный вход СИ ФЗС 1 является входом синхронизации, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым выходами устройства 2 управления. Сигнальный вход управляемого аттенюатора 3 соединен с выходом ФЗС 1, управляющий вход - с третьим выходом устройства 2 управления, а выход - с сигнальным входом ЗПЭЦП 4, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым выходами устройства 2 управления. Усилитель 5 включен между первым выходом ЗПЭЦП 4 и входом излучателя 7. Усилитель 6 включен между вторым выходом ЗПЭЦП 4 и входом излучателя 8.

ФЗС 1 содержит генератор 9 зондирующего сигнала, амплитудно-импульсный модулятор 11, управляемый элемент 10 задержки и управляемый регулятор 12 длительности импульса. Сигнальный вход модулятора 11 соединен с выходом генератора зондирующего сигнала 9, управляющий вход - с выходом управляемого регулятора длительности импульса 12, а выход является выходом ФЗС 1. Сигнальный СИ и управляющий входы Uτ_З управляемого элемента задержки 10 являются соответственно сигнальным и первым управляющим входами ФЗС 1, а выход соединен с сигнальным входом управляемого регулятора длительности импульса 12, управляющий вход Uτ_И которого является вторым управляющим входом ФЗС 1.

ЗПЭЦП 4 содержит усилитель 13, управляемые аттенюаторы 14 и 17, делитель 15 мощности и регулируемый аттенюатор 16. Сигнальный вход усилителя 13 является сигнальным входом ЗПЭЦП 4, а выход соединен с сигнальным входом управляемого аттенюатора 14, управляющий вход которого является первым управляющим входом ЗПЭЦП 4, а выход соединен со входом делителя мощности 15. Вход регулируемого аттенюатора 16 подключен к первому выходу делителя мощности 15, а выход является первым выходом ЗПЭЦП 4. Вход управляемого аттенюатора 17 подключен ко второму выходу делителя мощности 15, а выход является вторым выходом ЗПЭЦП 4.

Излучатели 7 и 8 установлены неподвижно на одинаковых расстояниях порядка 10 м от исследуемого радиолокатора и ориентированы в направлении его максимумами излучения (фиг.4). При этом линейная база "а" между центрами раскрыва излучателей 7 и 8 и расстояние r_ф между ее серединой и точкой установки радиолокатора выбираются такими, что угловой сдвиг Θ центров раскрыва излучателей 7 и 8 относительно друг друга при визировании из точки установки радиолокатора примерно равен ширине Θ_0,5 диаграммы направленности антенны (ДНА) последнего.

Работа имитатора заключается в следующем.

ФЗС 1 формирует СВЧ-сигнал, совпадающий по структуре с реальным зондирующим сигналом радиолокатора, но задержанный относительно зондирующего сигнала на нулевой дальности (относительно синхроимпульсов) на время τ_з, определяемое из соотношения

где с=3·10⁸ м/с - скорость света;

t - текущее время;

r(t) - текущая дальность цели.

Это осуществляется следующим образом.

Генератор 9 вырабатывает непрерывный СВЧ-сигнал, частота которого равна несущей частоте зондирующего сигнала исследуемого радиолокатора. Этот сигнал с помощью амплитудно-импульсного модулятора 11 модулируется по амплитуде прямоугольными импульсами, вырабатываемыми управляемым регулятором длительности импульса 12. Длительность модулирующих импульсов равна длительности отраженных от цели импульсов, которая, в свою очередь, зависит от текущей дальности r(t), текущего азимута χ(t), текущей ошибки Δχ(t) сопровождения цели, линейных размеров последней и ширины Θ_0,5 ДНА исследуемого радиолокатора. Управляемый регулятор длительности импульса 12 вырабатывает модулирующие импульсы соответствующей длительности под действием управляющего сигнала Uτ_и, поступающего на его управляющий вход через второй управляющий вход ФЗС 1 со второго выхода устройства управления 2. Сигнал Uτ_и формируется в устройстве управления 2 с учетом текущих значений r(t), χ(t), Δχ(t), поступающих на входы устройства управления 2 из измерительного стенда, на котором проводятся исследования радиолокатора.

Модулирующие импульсы формируются из синхроимпульсов, которые через управляемый элемент задержки 10 поступают на сигнальный вход управляемого регулятора длительности импульсов 12. Управляемый элемент задержки 10 осуществляет задержку синхроимпульсов на время τ_з, которое изменяется в соответствии с уравнением (1) под действием управляющего сигнала Uτ_з, поступающего на управляющий вход управляемого элемента задержки 10 через первый управляющий вход ФЗС 1 с первого выхода устройства управления 2.

Сформированный ФЗС 1 импульсный СВЧ-сигнал с выхода амплитудно-импульсного модулятора 11 поступает на сигнальный вход управляемого аттенюатора 3.

В управляемом аттенюаторе 3 осуществляется амплитудная модуляция поступающего на его сигнальный вход сигнала в соответствии с амплитудными флюктуациями ЭПР корабля, текущей дальностью r(t), текущей ошибкой Δχ(t) сопровождения корабля и ДНА исследуемого радиолокатора. Управляющий сигнал U_a для осуществления указанной модуляции формируется в устройстве управления 2 и поступает с его третьего выхода на управляющий вход управляемого аттенюатора 3. Промодулированный по амплитуде сигнал с выхода управляемого аттенюатора 3 поступает на сигнальный вход ЗПЭЦП 4.

ЗПЭЦП 4, по существу, является управляемым направленным ответвителем. Он распределяет мощность поступающего на его вход СВЧ-сигнала в отношении, обеспечивающем такое смещение энергетического центра излучения (ЭЦИ) излучателей 7 и 8 относительно середины базы "а" (фиг.4), при котором угловое отклонение ЭЦИ относительно середины базы "а" при визировании из точки установки исследуемого радиолокатора будет таким же, как и угловое отклонение ЭЦП цели от ее геометрического центра. Для этого мощности P₁ и Р₂ сигналов на первом и втором выходах ЗПЭЦП 4, с одной стороны, в сумме должны быть равны входной мощности ЗПЭЦП 4, а с другой - должны удовлетворять условию

где γ - угловое отклонение ЭЦП корабля от его геометрического центра в плоскости пеленгования (в плоскости наведения).

Указанное распределение мощности поступившего на сигнальный вход ЗПЭЦП 4 сигнала осуществляется следующим образом.

Поступивший на сигнальный вход ЗПЭЦП 4 СВЧ-сигнал усиливается усилителем 13 и через управляемый аттенюатор 14 поступает на вход делителя мощности 15. Делитель мощности 15 делит поступивший на его вход сигнал на две равные части, первая из которых через регулируемый аттенюатор 16 поступает на первый выход ЗПЭЦП 4, а вторая - через управляемый аттенюатор 17 на второй выход ЗПЭЦП 4. Затухание регулируемого аттенюатора 16 устанавливается ручной регулировкой на уровне порядка 30 дБ. Затухание управляемого аттенюатора 17 может изменяться в пределах порядка 10...50 дБ под действием управляющего сигнала U_L, который формируется в устройстве управления 2 с учетом уравнения (2) и поступает с его пятого выхода через второй управляющий вход ЗПЭЦП 4 на управляющий вход управляемого аттенюатора 17. Усилитель 13 совместно с управляемым аттенюатором 14 предназначен для поддержания равенства суммы P₁ и Р₂ мощностей сигналов на выходах ЗПЭЦП, равной мощности входного СВЧ-сигнала ЗПЭЦП 4, путем соответствующего управления затуханием управляемого аттенюатора 14 при изменении затухания управляемого аттенюатора 17. Компенсирующий управляющий сигнал U_к формируется в устройстве управления 2 с учетом управляющего сигнала U_L и поступает с его четвертого выхода через первый управляющий вход ЗПЭЦП 4 на управляющий вход управляемого аттенюатора 14.

Сформированные на первом и втором выходах ЗПЭЦП 4 сигналы усиливаются идентичными усилителями 5 и 6 соответственно и с помощью идентичных излучателей 7 и 8 соответственно излучаются в направлении исследуемого радиолокатора.

В результате на входе исследуемого радиолокатора формируется СВЧ-сигнал, совпадающий по структуре и уровню с реальным отраженным от цели сигналом. При этом за счет управления управляемым аттенюатором 3 воспроизводятся изменения мощности этого сигнала за счет изменения текущей дальности r(t),текущей ошибки Δχ(t) сопровождения цели радиолокатором и амплитудных флюктуаций ЭПР цели, а за счет управления ЗПЭЦП 4 воспроизводятся угловые флюктуации ЭЦП корабля.

Нетрудно видеть, что в заявляемом имитаторе радиолокационной цели механическое перемещение ЭЦП цели заменено электронным, что существенно упрощает заявленный имитатор по сравнению с прототипом и повышает достоверность имитации за счет уменьшения "паразитного" просачивания СВЧ-энергии и уменьшения инерционности перемещения ЭЦП цели.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым в предлагаемом имитаторе радиолокационной цели, является упрощение имитатора и повышение достоверности имитации за счет уменьшения "паразитного" просачивания СВЧ-энергии и уменьшения инерционности перемещения ЭЦП цели.

Заявляемый имитатор радиолокационной цели достаточно легко реализуем.

В качестве генератора 9 зондирующего сигнала может быть использован стандартный СВЧ-генератор типа Г4-114. Управляемый элемент 10 задержки и управляемый регулятор длительности импульсов 12 могут быть выполнены на цифровых интегральных микросхемах серий 530, 533, 1534. В качестве делителя 15 мощности и регулируемого аттенюатора 16 могут быть использованы пассивные микросборки. В качестве усилителей 5, 6 и 13 могут служить полупроводниковые усилители типа М421135. В качестве управляемых аттенюаторов 3, 14 и 17 могут быть использованы цифровые аттенюаторы с драйверами. В качестве излучателей 7 и 8 могут быть использованы рупорные антенны. В качестве устройства 2 управления может служить ПЭВМ типа "Pentium", дополненная элементами сопряжения с радиочастотной частью имитатора.

Имитатор радиолокационной цели может найти применение в моделирующих комплексах для исследования процессов функционирования радиолокационных систем.

1. Имитатор радиолокационной цели, содержащий устройство управления имитацией сигналов, первый, второй и третий входы которого являются входами текущей дальности, текущего азимута и текущей ошибки сопровождения цели соответственно, последовательно включенные формирователь зондирующего сигнала, сигнальный вход которого является входом синхронизации, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым выходами указанного устройства управления, являющимися выходами сигнала управления задержкой импульсов за счет изменения текущей дальности цели и сигнала управления длительностью импульсов за счет изменения текущих значений дальности, азимута и ошибки сопровождения цели соответственно, и управляемый аттенюатор, управляющий вход которого соединен с третьим выходом указанного устройства управления, являющимся выходом сигнала управления изменением мощности имитируемого сигнала за счет флюктуаций эффективной площади рассеяния цели и изменений текущей дальности и текущей ошибки сопровождения радиолокационной цели в соответствии с диаграммой направленности исследуемого радиолокатора, а также последовательно включенные первый усилитель и первый излучатель, отличающийся тем, что в него введены задатчик положения энергетического центра переизлучения цели и последовательно включенные второй усилитель и второй излучатель, сигнальный вход задатчика положения энергетического центра переизлучения цели соединен с выходом управляемого аттенюатора, первый и второй управляющие входы - соответственно с четвертым и пятым выходами устройства управления, являющимися выходами управления угловым положением энергетического центра переизлучения цели от ее геометрического центра, а первый и второй выходы - со входами соответственно первого и второго усилителей.

2. Имитатор радиолокационной цели по п.1, отличающийся тем, что задатчик положения энергетического центра переизлучения цели содержит последовательно включенные усилитель, вход которого является сигнальным входом задатчика, первый управляемый аттенюатор, управляющий вход которого является первым управляющим входом задатчика, делитель мощности и регулируемый аттенюатор, выход которого является первым выходом задатчика, а также второй управляемый аттенюатор, управляющий вход и выход которого являются соответственно вторым управляющим входом и выходом задатчика, а сигнальный вход соединен со вторым выходом делителя мощности.

3. Имитатор радиолокационной цели по п.1, отличающийся тем, что формирователь зондирующего сигнала содержит последовательно включенные управляемый элемент задержки, сигнальный и управляющие входы которого являются соответственно сигнальным и первым управляющим входами формирователя, и управляемый регулятор длительности импульсов, управляющий вход которого является вторым управляющим входом формирователя, а также последовательно включенные генератор зондирующего сигнала и амплитудно-импульсный модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом управляемого регулятора длительности импульсов, а выход является выходом формирователя.