Приемопередающее устройство активной радиолокационной системы с непрерывным излучением - RU179353U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при разработке активных радиолокационных систем.

Известна активная радиолкационная система с непрерывным излучением, приведенная в описании изобретения под названием "FMCW Radar system" [1]. Радиолокационная система содержит блок обработки сигнала, передающую и приемную части. Передающая часть включает модулятор, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, генератор управляемый напряжением, делитель мощности и передающую антенну. Приемная часть устройства состоит из последовательно соединенных приемной антенны, смесителя, первого усилителя, фильтра нижних частот, второго усилителя, выход которого соединен со входом блока обработки сигналов.

Недостатком данного устройства является наличие «мертвой зоны» вблизи РЛС, вызванной просачиванием прямого сигнала передатчика в приемную антенну, затрудняющего обработку полезных сигналов, отраженных от радиолокационной цели на малом расстоянии от РЛС.

Наиболее близким к заявляемому устройству является приемопередающее устройство активной радиолокационной системы, приведенное в описании изобретения под названием "Method and systems for leakage cancellation in radar equipped munitions" [2]. Передающая часть устройства содержит последовательно соединенные блок формирования сигнала, делитель мощности, усилитель мощности, блок управления модуляцией, передающую антенну. Приемная часть данного устройства состоит из последовательно соединенных смесителя, усилителя, устройства переключения, фильтра, детектора. Кроме этого, данная активная радиолокационная система включает систему компенсации прямого сигнала собственного передатчика, поступающего в приемную антенну. Система компенсации состоит из фазовращателя, выход которого соединен со входом блока управления модуляцией и сумматора, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя, а второй вход с входом приемной антенны.

Данное устройство позволяет уменьшить «мертвую зону» РЛС по сравнению с предыдущим устройством за счет применения системы компенсации. Однако данное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем отсутствует перестраиваемая линия задержки, что не позволяет точно синхронизировать поступление сигнала компенсации и просочившегося в приемную антенну сигнала собственного передатчика. Кроме этого, к недостаткам данного устройства относится то, что при использовании широкополосного сигнала (более 1 МГц) при удалении от несущей частоты уровень компенсации будет снижаться, поскольку для формирования компенсирующего сигнала используется фазовращатель. Применение фазовращателя обеспечивает противофазность сигналов на входе сумматора на несущей частоте, однако по мере удаления от несущей частоты сдвиг будет отличаться от 180°, следовательно, уровень компенсации будет снижаться. Исследования зависимости уровня аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика в приемном канале при использовании перестраиваемого фазовращателя проводились в работе [3]. Снижение уровня компенсации приводит к возникновению «мертвой зоны».

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, -повышение уровня компенсации сигнала собственного передатчика, поступившего в приемный канал.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок формирования сигнала, делитель мощности, вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигналов, первый усилитель, вход которого соединен с первым выходом делителя мощности, передающую антенну, приемную антенну, сумматор, первый вход которого соединен с выходом приемной антенны, смеситель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход - с вторым выходом делителя мощности, второй усилитель, вход которого соединен с выходом смесителя, фильтр нижних частот, дополнительно вводятся второй выход блока формирования сигнала, первый перестраиваемый аттенюатор, вход которого соединен с вторым выходом блока формирования сигнала, третий усилитель, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого аттенюатора, перестраиваемая линия задержки, вход которой соединен с выходом третьего усилителя, второй перестраиваемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом перестраиваемой линии задержки, а выход - с вторым входом сумматора, блок обработки сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, причем вход передающей антенны соединен с выходом первого усилителя, а вход фильтра нижних частот соединен с выходом второго усилителя.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - блок формирования сигнала, 2 - делитель мощности, 3, 12, 6 - первый, второй и третий усилители, 4 - передающая антенна, 5, 8 - первый и второй перестраиваемые аттенюаторы, 7 - перестраиваемая линия задержки, 9 - приемная антенна, 10 - сумматор, 11 - смеситель, 13 - фильтр нижних частот, 14 - блок обработки сигнала.

Подробное описание работы устройства.

Предлагаемое устройство можно условно разделить по следующим функциональным назначениям: передающий канал, приемный канал, тракт компенсации. Передающий канал предназначен для формирования радиолокационного сигнала и передачи его в передающую антенну. Передающий канал включает в себя блок формирования сигнала 1, делитель мощности 2, первый усилитель 3, передающую антенну 4.

Приемный канал предназначен для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели. Приемный канал включает в себя приемную антенну 9, сумматор 10, смеситель 11, второй усилитель 12, фильтр нижних частот 13, блок обработки сигнала 14. Тракт компенсации предназначен для подавления прямого сигнала передатчика в приемном канале, поступающего в приемный канал через антенну 9. Тракт компенсации включает в себя первый перестраиваемый аттенюатор 5, третий усилитель 6, перестраиваемую линию задержки 7, второй перестраиваемый аттенюатор 8.

Назначение устройства - передача радиолокационного сигнала, прием сигнала отраженного от радиолокационной цели, компенсация прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале.

Компенсация прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале достигается тем, что сигнал передатчика проходит через тракт компенсации и складывается с сигналом, просочившимся в приемный канал по боковому лепестку диаграммы направленности. Параметры компенсирующего тракта настраиваются таким образом, чтобы сигналы на входе сумматора имели одинаковую задержку и ослабление, но при этом были в противофазе.

В блоке формирования сигнала 1 производится формирование сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Формирование радиолокационного сигнала может быть произведено в цифровой либо аналоговой форме. В том случае, если формирование сигнала производится в цифровой форме, в блоке формирования сигнала должна быть произведена операция преобразования сигнала в аналоговую форму. Блок формирования сигнала может быть выполнен, к примеру, в виде связки цифрового сигнального процессора, блока памяти и двухканального цифро-аналогового преобразователя. Блок формирования сигнала 1 содержит два выхода. С первого выхода блока формирования сигнала 1 выходит прямой сигнал, в дальнейшем предназначенный для передачи в передающую антенну 4. С второго выхода блока формирования сигнала 1 выходит инверсный сигнал, в дальнейшем предназначенный для компенсации прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале, причем сигнал с первого и второго выходов блока формирования сигнала 1 являются копией друг друга, но при этом сформированы инверсно. С первого выхода блока формирования сигнала 1 сформированный сигнал проходит через делитель мощности 2, первый усилитель 3, поступает в передающую антенну 4 и излучается в окружающее пространство. Приемной антенной 9 принимается прямой сигнал передатчика, поступающий по боковому лепестку диаграммы направленности в смеси с сигналом, отраженным от радиолокационной цели, и далее смесь сигналов поступает на первый вход сумматора 10. Причем мощность сигнала собственного передатчика поступающего в приемный канал может значительно (>100 Дб) превосходит мощность сигнала отраженного от радиолокационной цели, принимаемого этой же антенной 9. На второй вход сумматора поступает компенсирующий сигнал. Компенсирующий сигнал выходит с второго выхода блока формирования сигналов 1, проходит через перестраиваемый аттенюатор 5, третий усилитель 6, перестраиваемую линию задержки 7, второй перестраиваемый аттенюатор 8 и поступает на второй вход сумматора 10. Первый перестраиваемый аттенюатор 5 используется для ослабления инверсного сигнала компенсации аналогичного ослаблению прямого сигнала, вносимого делителем мощности 2. Третий усилитель 6 используется для усиления сигнала компенсации, аналогичного усилению прямого сигнала в первом усилителе 3. Характеристики первого усилителя 3 и второго усилителя 6 должны совпадать. Задержка и ослабление в перестраиваемой линии задержки 7 и втором перестраиваемом аттенюаторе 8 производится таким образом, чтобы поступая на второй вход сумматора 10, компенсирующий сигнал был синхронен и имел одинаковую амплитуду с сигналом передатчика, поступающим на первый вход сумматора 10, но при этом в противофазе. Настройка перестраиваемых аттенюаторов 5 и 8, а также перестраиваемой линии задержки 7 может производиться в ручном либо автоматическом режиме. В сумматоре 10 производится сложение прямого сигнала собственного передатчика и компенсирующего сигнала в противофазе и, как следствие, компенсация прямого сигнала передатчика. Уровень компенсации при использовании для формирования компенсирующего сигнала может достигать 40 дБ [3]. После сумматора 10 сигналы, отраженные от радиолокационной цели поступают на вход смесителя 11, на выходе которого формируется сигнал биений. Далее сигнал биений усиливается во втором усилителе 12, проходит через фильтр нижних частот 13 и поступает в блок обработки сигнала 14.

Повышение уровня компенсации прямого сигнала собственного передатчика, поступившего в приемную антенну, на выходе сумматора, по сравнению с прототипом, заключается в применении перестраиваемой линии задержки, которая позволяет точнее синхронизировать прямой сигнал передатчика, и компенсирующий сигнал поступающие в сумматор. Кроме этого, использование дополнительного канала для формирования сигнала компенсации вместо использования перестраиваемого фазовращателя позволяет повысить уровень компенсации при работе радиолокационной системы с широкополосным сигналом.

1. Патент US №6,888,494 В2, МПК G01S 13/93. FMCW radar system. Опубл. 03.05.2005

2. ПатентUS №2007/0085727 А1, МПК G01S 13/08. Method and systems for leakage cancellation in radar equipped munitions. Опубл. 19.04.2007

3. Jain M. et al. Practical, real-time, full duplex wireless // Proceedings of the 17th annual international conference on Mobile computing and networking. - ACM, 2011. - C. 301-312.

Реферат

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при разработке активных радиолокационных систем.Сущность полезной модели состоит в том, что в известное устройство, содержащее блок формирования сигнала, делитель мощности, первый усилитель, передающую антенну, приемную антенну, сумматор, смеситель, второй усилитель, вход которого соединен с выходом смесителя, фильтр нижних частот, дополнительно вводятся второй выход блока формирования сигнала, первый перестраиваемый аттенюатор, третий усилитель, перестраиваемая линия задержки, второй перестраиваемый аттенюатор, блок обработки сигнала. Предлагаемое устройство можно условно разделить по следующим функциональным назначениям: передающий канал, приемный канал, тракт компенсации.Назначение устройства - передача радиолокационного сигнала, прием сигнала отраженного от радиолокационной цели, компенсация прямого сигнала собственного передатчика в приемном канале.Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - повышение уровня компенсации сигнала собственного передатчика, поступающего в приемный канал радиолокационной системы, заключается в применении перестраиваемой линии задержки, которая позволяет точнее синхронизировать прямые сигналы передатчика подсвета, принимаемые первой и второй приемными антеннами. Кроме этого, замена перестраиваемого фазовращателя симметрирующим трансформатором позволяет повысить уровень компенсации при работе пассивной РЛС по широкополосному сигналу подсвета.

Формула