Пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона

Пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Первая пассивная РЛС была создана в 1937 году в Великобритании (N.J. Willis. Bistatic Radar, volume 8. Sci Tech Publishing, 2005). В качестве источника подсветки был использован вещательный передатчик ВВС. Между вещательным передатчиком и пассивной РЛС располагался горный хребет, экранирующий прямой сигнал передатчика. Сигнал вещательного передатчика отражался от самолета и принимался антенной пассивной РЛС. Устройство пассивной РЛС (N.J. Willis. Bistatic Radar, volume 8. Sci Tech Publishing, 2005), представляющей собой супергетеродинный приемник, содержало антенну, фильтр радиочастоты, усилитель радиочастоты, смеситель, фильтр промежуточной частоты, усилитель промежуточной частоты, детектор и индикатор РЛС - в данном случае головные телефоны. Структурная схема пассивной РЛС приведена на фиг. 1, на которой применены следующие обозначения: 1 - антенна, 2 - фильтр радиочастоты, 3 - усилитель радиочастоты, 4 - смеситель, 5 - фильтр промежуточной частоты, 6 - усилитель промежуточной частоты, 7 - детектор, 8 - головные телефоны, 9 - гетеродин.

Успешные результаты указанных экспериментов стали началом развития радиолокации.

Наиболее близким к заявляемому устройству является «Пассивный радиолокационный комплекс» - Патента RU №71781, классы МПК: G01S 17/00, G01V 5/12.

Устройство «Пассивный радиолокационный комплекс» - Патента RU №71781, классы МПК: G01S 17/00, G01V 5/12, структурная схема которого приведена на фиг. 2, состоит из антенной системы 10, многоканального приемника 11, диаграммоформирующего блока 12, блока адаптивных фильтров 13, блока селекции движущихся целей 14, блока траекторного слежения 15, индикатора 16, первого разветвителя 17, генератора дискретных частот 18, синхрогенератора 19, второго разветвителя 20, блока выбора рабочей частоты 21, блока управления антенной 22.

Устройство «Пассивный радиолокационный комплекс» - Патента RU №71781, классы МПК: G01S 17/00, G01V 5/12, относится к области пассивных радиолокационных систем. Пассивные радиолокаторы декаметрового диапазона по эффективности не уступают космическим средствам наблюдения и мониторинга, а по критерию «Эффективность/стоимость» в десятки тысяч раз их превосходят.

Пассивный радиолокационный комплекс предназначен для определения координат местонахождения объектов, в частности морских судов. Пассивный радиолокационный комплекс может использовать для подсветки объектов любые радиовещательные сигналы с модуляцией и без модуляции KB диапазона. Пассивные радиолокаторы не излучают сигнала в эфир, поэтому они невидимы для средств радиотехнической разведки. Приемные антенны выполнены в виде линейной решетки из компактных антенных элементов, образующих систему требуемой конфигурации.

Пассивный радиолокационный комплекс работает следующим образом. Антенная система (10) выполнена в виде линейной решетки из компактных антенных элементов, образующих систему требуемой конфигурации.

Сигналы с выходов антенной системы (10) подаются на входы многоканального приемника (11), все каналы которого настроены на одну рабочую частоту. Принятые сигналы усиливаются, преобразуются на низкую промежуточную частоту.

Выходные сигналы многоканального приемника (11) поступают в диаграммоформирующий блок (12), который формирует многолучевую диаграмму направленности. Блок (12) представляет собой матрицу из цифровых фазовращателей.

Сигналы с выходов диаграммоформирующего блока (12) подаются на входы блока адаптивных фильтров (13), в котором они подвергаются узкополосной частотной фильтрации в полосе доплеровских частот, определяемой диапазоном скоростей целей и рабочей частотой.

Блоки адаптивных фильтров (13) в канале каждого из лучей осуществляют угловую режекцию - подавление зондирующего радиовещательного сигнала. Движущиеся цели выделяются блоком селекции движущихся целей (14). На этом этапе обработки производится выделение целей с оценкой их текущих координат на основе интерполяции в пространстве азимут-дальность с использованием сглаживания по типу траекторией обработки в блоке траекторного слежения (15). Отображение радиолокационной информации обеспечивается на индикаторе (16).

В устройстве «Пассивный радиолокационный комплекс» - Патента RU №71781, классы МПК: G01S 17/00, G01V 5/12, с помощью блока выбора рабочей частоты (21) производится выбор оптимальной рабочей частоты. С помощью блока управления антенной (22) производится управление антенной системой (10).

Таким образом прототип - пассивный радиолокационный комплекс, - содержит антенную систему (10), выполненную из антенных элементов, выходы которых подключены ко входам соответствующих каналов многоканального приемника (11), выходы которых подключены к входам диаграммоформирующего блока (12), выходы диаграммоформирующего блока подключены к соответствующим входам блока адаптивных фильтров (13), выходы блока адаптивных фильтров (13) соединены со входами блока селекции движущихся целей (14), первый выход которого подключен ко входу блока траекторного слежения (15), а второй - к первому входу индикатора (16), второй вход которого соединен с первым выходом блока траекторного слежения, а второй выход блока траекторного слежения (15) подключен к управляющему входу блока управления антенной (22), первый выход которого соединен с антенной системой (10), а второй выход подключен ко входу блока выбора рабочей частоты (21), выход блока выбора рабочей частоты (21) подключен ко вторым входам каналов многоканального приемника (11), содержит также первый (17) и второй (20) разветвители, выходы второго разветвителя (20) подключены ко вторым входам блока адаптивных фильтров (13), а вход соединен с выходом генератора дискретных частот (18), выходы которого соединены со входом синхронизатора (19), выходы которого подключены ко входам второго разветвителя (20) и первого разветвителя (17).

Недостатками данного устройства является недостаточная дальность и точность обнаружения цели, ограниченная отношением сигнал-шум.

Преодолеть указанный недостаток позволяет взаимокорреляционный прием сигналов, разнесенных по пространству.

Для повышения дальности и точности обнаружения цели с использованием взаимокорреляционного приема сигналов, разнесенных по пространству, предлагается следующее устройство, структурная схема которого приведена на фиг. 3, содержащее последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 1 (23), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), n-канальный приемник полукомплекта 1 (25), диаграммообразующий блок полукомплекта 1 (26), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 1 (27), n×n-матрицу корреляторов (28), блок обнаружения цели (37), блок трассообразования (38) и блок индикации (39), также содержащий последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 2 (29), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30), n-канальный приемник полукомплекта 2 (31), диаграммообразующий блок полукомплекта 2 (32), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 2 (33), каналообразующий блок полукомплекта 2 (34), канал связи (35), каналообразующий блок полукомплекта 1 (36), а также последовательно соединенные контрольную антенну (40) и блок выбора рабочей частоты (41), при этом выход переключения поддиапазонов блока выбора рабочей частоты (41) соединен с входами переключения поддиапазонов n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), выход управления настройкой соединен сводами управления настройкой n-канального приемника полукомплекта 2 (31) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), выходы принятых полукомплектом 2 сигналов каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) подключены к соответствующим входам n×n-матрицы корреляторов (28), выход переключения поддиапазонов каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), а выход управления настройкой каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального приемника полукомплекта 1 (25).

При этом взаимокорреляционный прием более чем на 3 дБ улучшает отношение сигнал-шум. Таким образом, предлагается следующее устройство.

Предлагается устройство (фиг. 3) - пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона, содержащий последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 1 (23), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), n-канальный приемник полукомплекта 1 (25), диаграммообразующий блок полукомплекта 1 (26), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 1 (27), n×n-матрицу корреляторов (28), блок обнаружения цели (37), блок трассообразования (38) и блок индикации (39), также содержащий последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 2 (29), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30), n-канальный приемник полукомплекта 2 (31), диаграммообразующий блок полукомплекта 2 (32), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 2 (33), каналообразующий блок полукомплекта 2 (34), канал связи (35), каналообразующий блок полукомплекта 1 (36), а также последовательно соединенные контрольную антенну (40) и блок выбора рабочей частоты (41), при этом выход переключения поддиапазонов блока выбора рабочей частоты (41) соединен с входами переключения поддиапазонов n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), выход управления настройкой блока выбора рабочей частоты (41) соединен со входами управления настройкой n-канального приемника полукомплекта 2 (25) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), выходы принятых полукомплектом 2 сигналов каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) подключены к соответствующим входам n×n-матрицы корреляторов (28), выход переключения поддиапазонов каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), а выход управления настройкой каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального приемника полукомплекта 1 (25).

Принципиальной особенностью предложенного устройства от прототипа является наличие двух полукомплектов пассивного когерентного радиолокационного комплекса декаметрового диапазона, разнесенных по пространству.

Принципиальным отличием предложенного устройства от прототипа являются включенные в устройство n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), последовательно соединенные n-элементная фазированная антенна-решетка полукомплекта 2 (29), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30), n-канальный приемник полукомплекта 2 (31), диаграммообразующий блок полукомплекта 2 (32), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 2 (33), каналообразующий блок полукомплекта 2 (34), канал связи (35), каналообразующий блок полукомплекта 1 (36), а также n×n-матрица корреляторов (28) и контрольная антенна (40), при этом выход переключения поддиапазонов блока выбора рабочей частоты (41) соединен с входами переключения поддиапазонов n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), выход управления настройкой блока выбора рабочей частоты (41) соединен со входами управления настройкой n-канального приемника полукомплекта 2 (31) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34), сигнальные выходы каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) так же, как и выходы n-канального блока адаптивных фильтров полукомплекта 1 (27), подключены к соответствующим входам n×n-матрицы корреляторов (28), выход переключения поддиапазонов каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), а выход управления настройкой каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) соединен с соответствующим входом n-канального приемника полукомплекта 1 (25).

При этом для повышения дальности и точности обнаружения цели пассивным когерентным радиолокационным комплексом декаметрового диапазона в устройство включены n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1 (24), каналообразующий блок полукомплекта 2 (34), n-элементная фазированная антенна-решетка полукомплекта 2 (29), n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 (30), n-канальный приемник полукомплекта 2 (31), диаграммообразующий блок полукомплекта 2 (32), n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 2 (33), каналообразующий блок полукомплекта 2 (34), канал связи (35), каналообразующий блок полукомплекта 1 (36), контрольная антенна (40) и n×n-матрица корреляторов (28).

Пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона работает во всем декаметровом диапазоне 5-15 МГц. Для подсветки целей используются мощные радиовещательные радиостанции. Однако создать антенный усилитель с такой полосой, плоской АЧХ и линейной ФЧХ практически не возможно.

Но это и не требуется, так как вещание ведется в узких поддиапазонах.

Поэтому антенный усилитель должен иметь переключаемые поддиапазоны (24) и (30). Переключение управляется с помощью блока выбора рабочей частоты (41), который выбирает радиостанции с лучшим отношением сигнал-шум в точке приема. Этот же блок управляет перестройкой приемников пассивного когерентного радиолокационного комплекса декаметрового диапазона (25) и (31).

Весь пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона состоит из двух полукомплектов, разнесенных по пространству на расстояние, много большее, чем длина волны сигнала, соединенных каналом связи. Объединение полукомплектов производится с помощью последовательно соединенных канала связи (35), каналообразующего блока полукомплекта 1 (36) и каналообразующего блока полукомплекта 2 (34).

Взаимная корреляция сигналов, разнесенных по пространству, реализуется в n×n-матрице корреляторов (28).

Макет устройства в соответствии с заявкой на патент собран и испытан авторами, что доказывает реализуемость предложенного устройства.

Ссылки

1. N.J. Willis. Bistatic Radar, volume 8. Sci Tech Publishing, 2005.

2. «Пассивный радиолокационный комплекс» - Патент RU №71781, классы МПК: G01S 17/00, G01V 5/12.

Пассивный когерентный радиолокационный комплекс декаметрового диапазона, содержащий последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 1, n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1, n-канальный приемник полукомплекта 1, диаграммообразующий блок полукомплекта 1, n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 1, n×n-матрица корреляторов, блок обнаружения цели, блок трассообразования и блок индикации, также содержащий последовательно соединенные n-элементную фазированную антенну-решетку полукомплекта 2, n-канальный антенный усилитель с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2, n-канальный приемник полукомплекта 2, диаграммообразующий блок полукомплекта 2, n-канальный блок адаптивных фильтров полукомплекта 2, каналообразующий блок полукомплекта 2, канал связи, каналообразующий блок полукомплекта 1, а также последовательно соединенные контрольную антенну и блок выбора рабочей частоты, при этом выход переключения поддиапазонов блока выбора рабочей частоты соединен с входами переключения поддиапазонов n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 2 и каналообразующего блока полукомплекта 2, выход управления настройкой соединен сводами управления настройкой n-канального приемника полукомплекта 2 и каналообразующего блока полукомплекта 2, выходы принятых полукомплектом 2 сигналов каналообразующего блока полукомплекта 1 подключены к соответствующим входам n×n-матрицы корреляторов, выход переключения поддиапазонов каналообразующего блока полукомплекта 1 соединен с соответствующим входом n-канального антенного усилителя с переключаемыми поддиапазонами полукомплекта 1, а выход управления настройкой каналообразующего блока полукомплекта 1 соединен с соответствующим входом n-канального приемника полукомплекта 1.