Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции истребителя при воздействии по основному лепестку диаграммы направленности антенны помехи типа drfm - RU2724116C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) для селекции полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции радиотехнической разведки (РТР), и воздействия по основному лепестку диаграммы направленности антенны (ДНА) сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM (цифровая радичастотная память).

Известен способ функционирования когерентно-импульсного устройства БРЛС, заключающийся в формировании с помощью задающего генератора сигнала, преобразовании его в высокочастотный сигнал путем умножения его частоты, усилении по мощности и излучении в пространство, приеме отраженного от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM радиолокационного сигнала, его преобразовании на промежуточную частоту, усилении и фазовом детектировании для последующей обработки в приемном тракте БРЛС [1].

Недостатком данного способа функционирования когерентно-импульсного устройства БРЛС является невозможность с его помощью обеспечить селекцию только полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции РТР, и воздействие по основному лепестку ДНА сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM.

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС истребителя, заключающийся в формировании первой пачки длительностью Т_п1 высокочастотной когерентной с временем когерентности Т_к1 последовательности зондирующих импульсов, причем Т_к1<Т_п1, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станции РТР, приеме отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM, их усилении, преобразовании на промежуточные частоты, селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с частотой дискретизации F_дискр с последующим их спектральным анализом на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) с эквивалентной шириной полосы пропускания его одного бина, определяемой, как

где

Т_кн1 - время когерентного накопления отраженного сигнала в одном бине алгоритма БПФ с его эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ1 при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении первой пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов, причем Т_кн1<Т_к1<Т_п1;

N_{отсч 1} - количество отсчетов алгоритма БПФ при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении первой пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов [2].

Недостатком данного способа является отсутствие возможности с его помощью обеспечить селекцию только полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции РТР, и воздействие по основному лепестку ДНА сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM.

Цель изобретения - обеспечить селекцию полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции радиотехнической разведки и воздействие по основному лепестку диаграммы направленности антенны сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM.

Указанная цель достигается тем, что в способе функционирования импульсно-доплеровской БРЛС истребителя при воздействии по основному лепестку ДНА помехи типа DRFM, заключающемся в формировании первой пачки длительностью Т_п1 высокочастотной когерентной с временем когерентности Т_к1 последовательности зондирующих импульсов, причем T_к1<Т_п1, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станции РТР, приеме отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM, их усилении, преобразовании на промежуточные частоты, селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с частотой дискретизации F_дискр с последующим их спектральным анализом на основе алгоритма БПФ с эквивалентной шириной полосы пропускания его одного бина, определяемой выражением (1), дополнительно определяются и запоминаются ширины спектров отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР Δf_c1 и сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM Δf_DRFM1 при излучении первой пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов, осуществляется формирование второй пачки длительностью Т_п2=Т_п1 высокочастотной когерентной с временем когерентности Т_к2=Т_к1 последовательности зондирующих импульсов, причем Т_к2<Т_п2, их усиление по мощности, излучение в направлении воздушной цели - носителя станции РТР, прием отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM, их усиление, преобразование на промежуточные частоты, их селекция по дальности и доплеровской частоте, преобразование сигналов в цифровую форму с частотой дискретизации F_дискр с последующим их спектральным анализом на основе алгоритма БПФ с эквивалентной полосой пропускания его одного бина, определяемой, как

где

Т_кн2 - время когерентного накопления отраженного сигнала в одном бине алгоритма БПФ с его эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ2 при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов, причем Т_кн1<Т_кн2<Т_к2<Т_п2;

N_отсч2=mN_отсч1 - количество отсчетов алгоритма БПФ при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов;

m>1 - число, определяющее во сколько раз увеличивается время когерентного накопления Т_кн2 отраженного сигнала в одном бине алгоритма БПФ с его эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ2 при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов,

определяются и запоминаются ширины спектров отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР Δf_c2 и сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM Δf_DRFM2 при излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов, осуществляется сравнение величин ширины спектров отраженных сигналов, при Δf_c2 ≈ Δf_c1/m принимается решение о том, что данный спектр сигнала принадлежит его отражению непосредственно от воздушной цели - носителя станции РТР, на основе которого формируется отсчет доплеровской частоты полезного сигнала и осуществляется его индикация, при Δf_DRFM2 ≈ Δf_DRFM1 принимается решение о том, что данный спектр сигнала обусловлен воздействием сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM по главному лепестку ДНА и ее индикация не осуществляется.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются.

1. Формирование двух пачек длительностями Т_п1 и Т_п2 высокочастотных когерентных с временами когерентности соответственно Т_к1 и Т_к2 последовательности зондирующих импульсов, причем T_к1=Т_к2 < Т_п1=Т_п2.

2. Спектральный анализ на основе алгоритма быстрого БПФ отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении соответственно первой и второй пачек высокочастотных когерентных последовательностей зондирующих импульсов, с эквивалентной шириной полосы пропускания его одного бина, определяемой соответственно выражениями (1) и (2).

3. Определение и запоминание ширины спектров отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР Δf_c1 и Δf_c2, а также сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM Δf_DRFM1 и Δf_DRFM2 при излучении соответственно первой и второй пачек высокочастотных когерентных последовательностей зондирующих импульсов.

4. Принятие решения о том, что спектр сигнала принадлежит его отражению непосредственно от воздушной цели - носителя станции РТР при выполнении условия Δf_c2 ≈ Δf_c1/m и формирование на его основе отсчета доплеровской частоты полезного сигнала и его индикация на индикаторе БРЛС.

5. Принятие решения о том, что спектр сигнала обусловлен воздействием сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM по главному лепестку ДНА при выполнении условия Δf_DRFM2 ≈ Δf_DRFM1 и ее не индикация на индикаторе БРЛС.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.

Применение новых признаков, в совокупности с известными позволит обеспечить селекцию полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции РТР и воздействие по основному лепестку ДНА сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM.

На рисунке 1 представлена блок-схема, на рисунке 2 (а-е) - эпюры, поясняющие предлагаемый способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, на рисунке 3 (а,б,в) - результаты экспериментальный исследований.

Способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС истребителя при воздействии по основному лепестку ДНА помехи типа DRFM реализуется следующим образом (рисунок 1).

С помощью задающего генератора (ЗГ) 1, синхронизатора (С) 2 и модулятора (М) 3 формируется первая пачка длительностью Т_п1 высокочастотной когерентной с временем когерентности Т_к1 последовательности зондирующих импульсов (рисунок 2а), причем Т_к1<Т_п1, которые (рисунок 1) усиливаются в усилителе 4 мощности высокой частоты (УМВЧ) и через антенный переключатель (АП) 5, антенну (А) 6 излучаются в направлении воздушной цели - носителя станции РТР.

Отраженные от воздушной цели - носителя станции РТР сигналы совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM (рисунок 2б) принимаются (рисунок 1) антенной 6 и через антенный переключатель 5 поступают в приемник БРЛС, в котором усиливаются в усилителе 7 высокой частоты (УВЧ), преобразуются в тракте 8 преобразования на промежуточные частоты (ТП ПЧ), селектируются по дальности в селекторе 9 дальности (СД) с помощью селекторных импульсов, поступающих на его вход с выхода синхронизатора 2. В преобразователе (Пр) 10 на входы которого поступают значения углов ориентации ДНА в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выхода угломерного канала (на рисунке 1 не показан) и значение собственной скорости носителя БРЛС с выхода навигационного комплекса (на рисунке 1 не показан) осуществляется селекция сигналов по доплеровской частоте. В преобразователе (Пр) 11 сигнал из аналоговой формы преобразуется в цифровую форму с частотой дискретизации F_дискр, поступающей с выхода синхронизатора 2. В блоке 12 БПФ осуществляется вычисление спектра (рисунок 2в) принятого сигнала (рисунок 2б) с эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ1 его одного бина, определяемой частотой дискретизации F_дискр и количеством отсчетов N_отсч1 алгоритма БПФ, поступающих с выхода синхронизатора 2 при излучении первой пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов (выражение (1).

В анализаторе (Ан) 13 (рисунок 1) определяются и запоминаются ширины спектров (рисунок 2в) отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР и сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM. Причем, однозначно определить ширина спектра какого сигнала, полезного или помехового (Δf_c1, Δf_DRFM1), на частотных позициях f₁ и f₂ (на рисунке 2в - соответственно цели Ц1 и Ц2) не представляется возможным при излучении первой пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов.

Аналогично, как и при формировании первой пачки зондирующих импульсов (рисунок 1), с помощью задающего генератора 1, синхронизатора 2 и модулятора 3 формируется вторая пачка длительностью Т_п2=Т_п1 высокочастотной когерентной с временем когерентности Т_к2=Т_к1 последовательности зондирующих импульсов (рисунок 2г), причем Т_к2<Т_п2, которые (рисунок 1) усиливаются в усилителе 4 мощности высокой частоты и через антенный переключатель 5, антенну 6 излучаются в направлении воздушной цели - носителя станции РТР.

Отраженные от воздушной цели - носителя станции РТР сигналы совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM (рисунок 2д) при излучении второй пачки зондирующих импульсов принимаются (рисунок 1) антенной 6 и через антенный переключатель 5 поступают в приемник БРЛС, в котором усиливаются в усилителе 7 высокой частоты, преобразуются в тракте 8 преобразования на промежуточные частоты, селектируются по дальности в селекторе 9 дальности с помощью селекторных импульсов, поступающих на его вход с выхода синхронизатора 2. В преобразователе 10, на входы которого поступают значения углов ориентации ДНА в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выхода угломерного канала и значение собственной скорости носителя БРЛС с выхода навигационного комплекса осуществляется селекция сигналов по доплеровской частоте. В преобразователе 11 сигнал из аналоговой формы преобразуется в цифровую форму с частотой дискретизации F_дискр, поступающей с выхода синхронизатора 2. В блоке 12 БПФ осуществляется вычисление спектра (рисунок 2е) принятого сигнала (рисунок 2д) с эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ2 его одного бина, определяемой частотой дискретизации F_дискр и количеством отсчетов N_отсч2=mN_отсч1 (m>1 - число, определяющее во сколько раз увеличивается время когерентного накопления Т_кн2 отраженного сигнала в одном бине алгоритма БПФ с его эквивалентной шириной полосы пропускания Δf_БПФ2 при спектральном анализе отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с сигналоподобной помехой с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM и излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов) алгоритма БПФ, поступающих с выхода синхронизатора 2, при излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов (выражение (2).

В анализаторе 13 (рисунок 1) определяются и запоминаются ширины спектров (рисунок 2е) отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР и сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM при излучении второй пачки высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов.

При равных условиях Т_п2=Т_п1 и Т_к2=T_к1 при излучении обоих пачек зондирующих сигналов (рисунки 2а и 2г), равенстве частот дискретизации F_дискр при преобразовании обоих принятых сигналов (рисунки 2б и 2д) из аналоговой формы в цифровую в преобразователе 11 (рисунок 1) и соотношении отсчетов N_отсч2=mN_отсч1 (m>1) в блоке 12 БПФ ширина спектра полезного сигнала Δf_c2 (отражения от носителя станции РТР) при излучении второй пачки, приеме отраженного сигнала и его спектральной обработке будет в m раз

В то же время, ввиду некогерентности сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM, независимо от величины времени когерентного накопления T_кн1 и Т_кн2, во-первых, значение ширины спектров сигналоподобных помеховых сигналов Δf_DRFM1 и Δf_DRFM2 (рисунки 2в - частотная позиция f₁ и 2е - частотная позиция f_DRFM2) будут существенно превосходить значения величин ширины спектра полезного сигнала Δf_c2, и, во-вторых, значения ширины спектров сигналоподобных помеховых сигналов Δf_DRFM1 (рисунок 2в) и Δf_DRFM2 (рисунок 2е) будут практически совпадать, то есть Δf_DRFM2 ≈Δf_DRFM1.

В анализаторе 13 (рисунок 1) селектируется спектр полезного сигнала, для которого выполняется условие Δf_c2 ≈ Δf_c1/m, то есть признаком того, что данный сигнал является полезным будет сужение его спектра. В этом случае принимается решение о том, что данный спектр сигнала принадлежит его отражению непосредственно от воздушной цели - носителя станции РТР и на его основе в формирователе (Ф) 14 формируется отсчет доплеровской частоты полезного сигнала и осуществляется его индикация на индикаторе (И) 15.

В то же время, в анализаторе 13 селектируются и сигналоподобные помеховые сигналы типа DRFM. При выполнении условия Δf_DRFM2 ≈ Δf_DRFM1 принимается решение о том, что данный спектр сигнала обусловлен воздействием сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM по главному лепестку ДНА и ее индикация на индикаторе 14 не осуществляется.

С целью проверки устойчивости признака селекции полезного сигнала на основе анализа сужения его спектра при увеличении времени когерентного накопления сигнала были проведены экспериментальные исследования, сущность которых заключалась в регистрации с линейного выхода приемника импульсно-доплеровской БРЛС сантиметрового диапазона волн с фазированной антенной решеткой радиолокационных сигналов, отраженных от реальной воздушной цели, и их спектральная обработка на основе алгоритма БПФ при различных значениях времени когерентного накопления (эквивалентной полосы пропускания алгоритма БПФ). Так, в ходе эксперимента формировалась пачка высокочастотной когерентной последовательности зондирующих импульсов, длительностью Т_п=220 мс. При спектральной обработке зарегистрированного отраженного от реальной воздушной цели сигнала (рисунок 3а) частота дискретизации в алгоритме БПФ составляла F_дискр=18739,2 Гц, а первоначальное значение отсчетов - N_отсч1=512 (согласно выражению (1) - Δf_БПФ1=36,6 Гц или T_кн1 ≈ 27,3 мс). В данном случае ширина спектра сигнала также составила Δf_c1=36,6 Гц (рисунок 3б).

Затем, при обработке той же реализации сигнала (рисунок 3а), при той же частоте дискретизации F_дискр=18739,2 Гц, количество отсчетов было увеличено в 4 раза (m=4) и составляло N_отсч2=2048. Тогда, согласно выражению (2) - Δf_БПФ2=9,15 Гц или Т_к2≈109,3 мс. В данном случае ширина спектра сигнала стала

Таким образом, предлагаемый способ позволит обеспечить селекцию полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции РТР и воздействие по основному лепестку ДНА сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты типа DRFM.

Источники информации

1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, страницы 527-528, рисунок 11.4 (аналог).

2. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, стр. 639-641, рисунок 12.39 (прототип).

Реферат

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) для селекции полезного сигнала, отраженного от воздушной цели-носителя станции радиотехнической разведки (РТР), и воздействия по основному лепестку диаграммы направленности антенны (ДНА) сигналоподобной помехи с модуляцией доплеровской частоты (СПМДЧ) типа DRFM (цифровая радичастотная память). Достигаемый технический результат - обеспечение селекции полезного сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станции РТР, и воздействие по основному лепестку ДНА СПМДЧ типа DRFM. Способ заключается в формировании первой пачки высокочастотной когерентной последовательности (ВКП) зондирующих импульсов (ЗИ), их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станции РТР совместно с СПМДЧ типа DRFM, приеме отраженных сигналов от воздушной цели - носителя станции РТР совместно с СПМДЧ типа DRFM, их усилении, преобразовании на промежуточные частоты, селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующим их спектральным анализом на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье, определении и запоминании ширины спектров отраженных сигналов от воздушной цели-носителя станции РТР и СПМДЧ типа DRFM, формировании и излучении в направлении воздушной цели – носителя станции РТР и СПМДЧ второй пачки ВКП ЗИ, приеме отраженных сигналов, их усилении, преобразовании на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму, с последующим их спектральным анализом на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье, определении и запоминании ширины спектров отраженных сигналов от воздушной цели – носителя станции РТР и СПМДЧ типа DRFM, сравнении величин ширины спектров отраженных сигналов и принятии решения по результатам сравнения о том, что данный спектр сигнала принадлежит его отражению непосредственно от воздушной цели - носителя станции РТР И СПМДЧ типа DRFM, на основе которого формируется отсчет доплеровской частоты полезного сигнала и осуществляется его индикация, или о том, что данный спектр сигнала обусловлен воздействием СПМДЧ типа DRFM по главному лепестку ДНА и ее индикация не осуществляется. 3 ил.

Формула