ИМПУЛЬСНЫЙ РАДИОЛОКАТОР

Предлагаемые способ и устройство относятся к радиотехнике и могут быть использованы при создании многофункциональных радиолокационных станций повышенной производительности для военных целей, например радиолокационных станций средств береговой обороны.

Радиолокаторы систем береговой обороны должны выполнять целый ряд функций:

а) обнаруживать средние и большие надводные цели на дальностях до 100 км;

б) обнаруживать малые надводные цели на дальностях до 10-15 км;

в) осуществлять распознавание одиночных простых, одиночных сложных и групповых целей на дальностях до 20-25 км;

г) решать навигационные задачи (осуществлять проводку своих судов по фарватеру вдоль побережья) на дальностях до 20-25 км.

Радиолокаторы должны иметь высокую производительность, т.е. иметь возможность одновременно решать задачи по многим целям.

В радиолокаторах систем береговой обороны обычно используется импульсный метод радиолокации, отличающийся простотой построения аппаратуры, простотой обработки сигналов при работе по множеству целей и т.п.

Известны радиолокационные системы, решающие все указанные задачи (М.И. Финкельштейн. Основы радиолокации, М., Сов. радио, глава 1).

Для решения указанных выше задач используется радиолокационная система, состоящая из двух установленных на небольшом расстоянии друг от друга и параллельно работающих радиолокаторов. В первом из них используется зондирующий импульс большой длительности (порядка 10 мкс), что обеспечивает высокую среднюю мощность излучения и, соответственно, обеспечивает решение задачи обнаружения на средних и больших дальностях. Разрешающая способность по дальности и минимальная дальность действия, имеющие величину порядка 1,5 км (см. ниже), здесь значения не имеют.

Во втором радиолокаторе используется зондирующий импульс малой длительности (порядка 0,15 мкс), что обеспечивает довольно высокую разрешающую способность (20-25 м) по дальности и малую (25-30 м) минимальную дальность обнаружения целей ("мертвую зону").

Второй радиолокатор решает задачи обнаружения малых надводных целей на малых дальностях, задачи распознавания целей, решения навигационных задач. Именно для решения этих задач требуется высокая разрешающая способность по дальности и малая "мертвая зона".

Недостатками этой радиолокационной системы являются ее сложность, дороговизна (т.к. использованы два радиолокатора), определенные трудности в совместной обработке информации, поступающей с двух радиолокаторов, в согласовании.

Указанные недостатки частично устранены в другом известном способе и устройстве, его осуществляющем (см. Ширман Я.Д. Способ повышения разрешающей способности радиолокационных станций и устройство, его осуществляющее, авторское свидетельство №146803, "Бюллетень изобретений" №9, 1962).

Эти способ и устройство приняты нами за прототип.

Указанный способ (в варианте радиолокатора с двойным преобразованием частоты) включает формирование на низком уровне мощности на второй промежуточной частоте длинного импульса с внутриимпульсной модуляцией, перенос его на первую промежуточную частоту, перенос его в диапазон СВЧ, импульсное усиление мощности сигнала СВЧ, направленное излучение, направленный прием отраженных сигналов, перенос их на первую промежуточную частоту, перенос на вторую промежуточную частоту, обработку сигналов второй промежуточной частоты, включающую сжатие импульса во времени.

Радиолокатор, осуществляющий этот способ, содержит связанные через антенный переключатель антенну, преобразователь частоты и усилитель мощности, модулятор, второй преобразователь частоты, два модулятора одной боковой полосы (МОБ), два генератора, синхронизатор, формирователь импульса, согласованный фильтр, детектор, индикатор кругового обзора с блоком развертки, вход запуска которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с входами запуска формирователя импульса и модулятора, а третий выход соединен с входом обнуления модулятора, выход которого соединен с управляющим входом усилителя мощности, вход которого соединен с выходом первого МОБ, первый вход которого соединен с выходом первого генератора и опорным входом первого преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты через согласованный фильтр соединен с входом первого детектора, причем первый и второй входы второго МОБ соединены, соответственно, с выходом второго генератора и выходом формирователя импульса, при этом выход второго генератора соединен также с опорным входом второго преобразователя частоты, а выход второго МОБ соединен с вторым входом первого МОБ.

Расширение функциональных возможностей и повышение потенциальной производительности в этом способе и радиолокаторе достигается тем, что излучается длинный зондирующий импульс (что обеспечивает необходимую для дальнего обнаружения целей среднюю мощность излучения), а повышение разрешающей способности по дальности, обеспечивающее улучшение распознавания целей, улучшение решения задачи навигации, проводки судов, повышения потенциальной производительности, достигается тем, что при формировании зондирующего сигнала осуществляется его внутриимпульсная модуляция, а при обработке принятого сигнала осуществляется его согласованная фильтрация с учетом введенной внутриимпульсной модуляции.

Такое техническое решение позволяет использовать один радиолокатор вместо двух в ряде реальных случаев, повысить функциональные возможности одного радиолокатора при относительно небольшом его усложнении.

Однако в известном способе и устройстве имеются недостатки. Первым из них является большая "мертвая зона", вторым - ограничение по достижимой минимальной длительности сжатого импульса, приводящее к ограничению функциональных возможностей в части распознавания объектов, решения навигационных задач и т.п.

Для получения нормального сжатого импульса необходимо сжимать весь длинный импульс, а на его часть. Поэтому минимальная дальность ("мертвая зона") в этом радиолокаторе будет определяться длительностью излучаемого импульса.

В обычных радиолокаторах длительность излучаемого импульса имеет величину порядка τ_и=10 мкс, а сжатого - порядка , время восстановления чувствительности приемника t_в≈0,01 мкс.

Разрешающая способность по дальности δД и минимальная дальность Д_мин. определяются (см. Д.И. Финкельштейн. Основы радиолокации, М., Сов. радио, 1973, стр.22, 59).

;

;

где c - скорость распространения радиоволн.

Следовательно, в известном устройстве

Для радиолокатора с длительностью немодулированного импульса 0,25 мкс

Д_мин.=39 м.

С уменьшением минимальной дальности и увеличением разрешающей способности расширяются функциональные возможности, повышается производительность радиолокатора. Так как приведенные выше параметры в известном радиолокаторе улучшить практически невозможно из-за технических трудностей, то недостатками известного способа и радиолокатора, его реализующего, являются узкие функциональные возможности и невысокая производительность.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение потенциальной производительности при минимальном усложнении аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в способ импульсной радиолокации, основанный на формировании на низком уровне мощности длинного импульса на промежуточной частоте, переносе его в диапазон СВЧ, импульсном усилении мощности сигнала СВЧ, направленном излучении, направленном приеме отраженных сигналов, переносе их на промежуточную частоту и обработке, вводятся формирование на низком уровне мощности короткого импульса, аддитивное объединение обоих сформированных импульсов перед переносом в диапазон СВЧ, частотное разделение и раздельную обработку спектральных составляющих сигналов после переноса принятых СВЧ сигналов на промежуточную частоту, причем формирование длинного импульса заканчивается до начала формирования короткого импульса, режим импульсного усиления мощности сигнала СВЧ начинается до начала формирования длинного импульса и заканчивается после окончания формирования короткого импульса, а спектры длинного и короткого импульсов не перекрываются;

а также тем, что в радиолокатор по данному способу, содержащий связанные через антенный переключатель антенну, преобразователь частоты и усилитель мощности, модулятор, второй преобразователь частоты, два модулятора одной боковой полосы (МОБ), два генератора, синхронизатор, формирователь импульса, согласованный фильтр, детектор, индикатор с блоком развертки, вход запуска которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с входами запуска формирователя импульса и модулятора, а третий выход соединен с входом обнуления модулятора, выход которого соединен с управляющим входом усилителя мощности, вход которого соединен с выходом первого МОБ, первый вход которого соединен с выходом первого генератора и опорным входом первого преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты через согласованный фильтр соединен с входом первого детектора, причем первый и второй входы второго МОБ соединены, соответственно, с выходом второго генератора и выходом формирователя импульса, при этом выход второго генератора соединен также с опорным входом второго преобразователя частоты, вводятся два запоминающих узла с адресными цепями, блок управления записью, формирователь метки центра пачки, блок управления окном, формирователь метки окна, нормализатор, формирователь яркости отметок, частотно-разделительный узел, два узла суммирования, элемент И и дополнительные генератор, модулятор, индикатор с блоком развертки и блок обработки сигналов, выход которого через нормализатор и элемент И соединен с первым входом первых адресных цепей, а вход соединен с первым выходом частотно-разделительного узла, вход которого соединен с выходом первого преобразователя частоты, второй выход соединен с входом второго преобразователя частоты, первый, второй входы и выход первого узла суммирования соединены, соответственно, с выходом первого детектора, выходом формирователя метки окна и сигнальным входом первого индикатора, выход, первый и второй входы второго узла суммирования соединены, соответственно, с входом первого МОБ, выходом второго МОБ и выходом дополнительного генератора, вход которого соединен с выходом дополнительного модулятора, вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора, и с первым входом блока управления записью, пятый выход синхронизатора соединен с входом второго блока развертки, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами вторых адресных цепей, а третий выход соединен с входом управления дополнительного индикатора, сигнальный вход которого соединен с первым входом формирователя метки центра пакета и с выходом формирователя яркости отметок, вход которого соединен с выходом вторых адресных цепей, восьмой, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой, входы которых соединены, соответственно с первым входом блока управления записью, с первым, вторым, третьим, четвертым и шестым выходами формирователя метки центра пакета, четвертый, пятый и шестой выходы и второй, третий входы которого соединены, соответственно, с вторым, третьим, шестым входами, первым выходом первых адресных цепей, и с вторым входом элемента И, соединенным с первым выходом блока управления записью, второй, третий, четвертый выходы и второй, третий, четвертый, пятый входы которого соединены, соответственно, с третьим входом элемента И, четвертым, пятым входами первых адресных цепей, первым выходом синхронизатора, выходом ориентации антенны, первым выходом блока управления окном, соединенным с первым входом формирователя метки окна, вторым выходом блока управления окном, соединенным с вторым входом формирователя мотки окна, третий, четвертый входы которого соединены с выходом ориентации антенны и с первым выходом синхронизатора,

а также тем, что блок управления записью содержит три счетчика, два триггера, два узла совпадения кодов, узел вычитания кодов, две линии задержки, шесть элементов И, дифференцирующую цепь и делитель частоты, причем первым, вторым, третьим четвертым и пятым входами блока являются, соответственно, вход делителя частоты, соединенный с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вход обнуления первого счетчика, соединенный с входом обнуления второго счетчика, входом обнуления делителя частоты и с первыми входами четвертого и пятого элемента И, первые входы узла вычитания кодов и первого узла совпадения кодов, вторые входы узла вычитания кодов и первого узла совпадения кодов, вторые входы узла вычитания кодов и первого узла совпадения кодов, первый вход второго узла совпадения кодов, а первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока являются, соответственно, выход первого триггера, выход второго триггера, выход второго счетчика и выход узла вычитания кодов, при этом вход первого счетчика соединен с выходом делителя частоты, а выход соединен с вторым входом второго узла совпадение кодов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с счетным входом третьего счетчика, и с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с первым входом шестого элемента И и выходом первого триггера, а выход первого элемента И соединен с входом второго счетчика, второй выход которого через первую линию задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, второй вход шестого элемента И через вторую линию задержки соединен с первым входом пятого элемента И, выход шестого элемента И соединен с входом обнуления третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого узла совпадения кодов;

а также тем, что формирователь метки центра пакета содержит три счетчика, три триггера, четыре линии задержки, три дифференцирующие цепи, шесть элементов И, три инвертора, три элемента ИЛИ, генератор импульсов, генератор групп импульсов, регистр, коммутатор, узел суммирования кодов, два различителя полярности и ограничитель, вход которого является первым входом формирователя, вторым, третьим входом и первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами являются, соответственно, соединенные между первый вход первого элемента И и вход первого инвертора, соединенные между собой вход первой линии задержки и первый вход первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ, соединенный с первым входом второго элемента И, соединенные между собой выход второй линии задержки, вход третьей линии задержки, первый вход третьего элемента ИЛИ и вход обнуления первого счетчика, выход узла суммирования кодов, соединенные между собой первый выход второго счетчика и сигнальный вход регистра, выход третьего счетчика, соединенные между собой выход третьего элемента И и второй вход первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с счетным входом второго счетчика, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И и счетным входом третьего счетчика, а вход обнуления соединен с входом обнуления третьего счетчика и выходом первого различителя полярности, вход которого соединен с выходом первой дифференцирующей цепи, вход которой соединен с первым входом третьего элемента И и выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, а второй вход соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом третьего счетчика, а третий соединен с выходом генератора импульсов, вторым входом третьего элемента И, вторым входом первого элемента И, первым входом пятого элемента И и входом четвертой линии задержки, выход которой соединен с сигнальным входом коммутатора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом второго триггера, а управляющий вход соединен с выходом третьего триггера и с входом второй дифференцирующей цепи, выход которой соединен с входом второго различителя полярности, первый выход которого соединен с входом второй линии задержки и входом обнуления регистра, а второй выход соединен с управляющим входом регистра, выход которого соединен с первым входом узла суммирования кодов, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, вход которого через третью дифференцирующую цепь соединен с выходом второго триггера, первый вход второго триггера соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом коммутатора и с вторым входом второго триггера, причем первый вход третьего триггера соединен с выходом первого элемента И, второй вход соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, при этом выход ограничителя соединен с входом второго инвертора, выход третьей линии задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ через генератор групп импульсов, а с вторым входом второго элемента ИЛИ через соединенные последовательно третий инвертор и шестой элемент И, второй вход которого соединен с выходом третьей линии задержки;

а также тем, что блок обработки сигналов содержит соединенные между собой последовательно УПЧ и детектор, причем входом блока является вход УПЧ, а выходом блока является выход детектора;

a также тем, что нормализатор содержит шесть резисторов, два диода и три конденсатора, причем первые выводы первых четырех резисторов соединены с корпусом, первые выводы пятого и шестого резисторов соединены с блоком питания отрицательной полярности, первый вывод первого конденсатора является входом нормализатора, второй его вывод соединен с вторыми выводами первого и пятого резисторов и с плюсовым выводом первого диода, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора и, через второй конденсатор, с вторыми выводами третьего и шестого резисторов и с отрицательным выводом второго диода, другой вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого является выходом нормализатора;

а также тем, что формирователь метки окна содержит два узла совпадения кодов и элемент И, входы которого соединены с выходами узлов совпадения кодов, причем первый и второй входы первого узла совпадения кодов являются первым и четвертым входами формирователя, первый и второй входы второго узла совпадения кодов являются вторым и третьим входами формирователя, а его выходом является выход элемента И;

а также тем, что блок управления окном содержит два реверсивных счетчика, четыре выключателя, генератор импульсов, два элемента И, два элемента ИЛИ и датчик напряжения, выход которого соединен с входами всех выключателей, причем выход первого выключателя соединен с первым управляющим входом первого реверсивного счетчика и первый входом первого элемента ИЛИ, выход второго выключателя соединен с вторым управляющим входом первого реверсивного счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего выключателя соединен с первым управляющим входом второго реверсивного счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого реверсивного счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом первые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, второй вход и выход первого элемента И соединены, соответственно, с выходом первого элемента ИЛИ и счетным входом первого реверсивного счетчика, выход которого является первым выходом блока, а второй вход и выход элемента И соединены, соответственно, с выходом второго элемента ИЛИ и счетным входом второго реверсивного счетчика, выход которого является вторым выходом блока.

Формирование на низком уровне мощности короткого импульса, аддитивное объединение обоих сформированных импульсов перед переносом их в диапазон СВЧ, частотное разделение и раздельная обработка спектральных составляющих сигналов после переноса принятых СВЧ сигналов на промежуточную частоту, совместно с известными операциями над сигналами создают режим импульсной радиолокации с высоким энергетическим потенциалом и расширенным спектром зондирующих сигналов, что расширяет функциональные возможности и производительность радиолокации в части дальнего обнаружения, распознавания целей, решения навигационных задач типа проводки судов и т.п.

Признаки окончания длинного импульса до начала формирования короткого импульса, начала импульсного усиления мощности сигнала СВЧ до начала формирования длинного импульса и окончания импульсного усиления после окончания формирования короткого импульса, признак неперекрытия спектров длинного и короткого импульсов являются необходимыми для обеспечения работоспособности радиолокатора (отсутствия комбинационных частот зондирующего сигнала, получения максимального коэффициента полезного действия) При этом указанная очередность формирования импульсов и их взаимное расположение на временной и частотных осях обеспечивает минимально возможную "мертвую зону" радиолокатора, тем самым расширяя его функциональные возможности в части обеспечения навигации, проводки судов по фарватеру и т.п.

Введенные дополнительные генератор с модулятором, первый сумматор, соответствующие связи совместно с известными признаками создают особый зондирующий импульс, который при отражении от целей получает информацию, необходимую для решения в радиолокаторе широкого круга функциональных задач и для повышения производительности радиолокатора.

Введенные ЧРУ, блок обработки сигналов, нормализатор, два запоминающих узла с адресными цепями, блок управления записью, формирователь метки центра пакета, формирователь метки окна, формирователь яркости отметки, дополнительных элемента И, индикатора и блока развертки, указанное выполнение блока обработки, совместно с известными признаками выделяют из принятых сигналов повышенный объем информации, требуемый для расширения функциональных возможностей, представления в удобном для использования виде.

Введенный нормализатор превращает входной сигнал в сигнал типа последовательности нулей и единиц, что позволяет при сохранении основного объема информации получить максимальную скорость съема информации, записи ее в ЗУ, тем самым обеспечить работу со сверхкороткими входными сигналами, что необходимо для распознавания целей, раздельного их наблюдения, уменьшения "мертвой зоны", т.е. для расширения функциональных возможностей и повышения производительности радиолокатора.

Введенные два запоминающих узла с адресными цепями, блок управления записью, блок формирователь центра метки пакета, блок управления окном, формирователь метки окна, формирователь яркости отметки, дополнительные индикатор с блоком развертки указанное выполнение блока управления записью, формирователя метки центра пакета, блока управления окном, задают выбранный для детального изучения участок (окно), осуществляют сверхбыструю запись поступающих в реальном масштабе времени последовательностей сверхкоротких импульсов в виде нулей и единиц по столбца (азимутам) изучаемого участка, анализ с уменьшенной скоростью записанной информации по строкам участка (пакеты импульсов, поступающих с равных дальностей), селекцию сигналов по длительности этих пакетов (сброс пакетов, длительность которых меньше ожидаемой), определение координат центров оставшихся пакетов, перезапись информации о центрах этих пакетов во второе запоминающее устройство, многократное (за время оборота антенны) воспроизведение записанной во второй запоминающий узел информации, на дополнительном индикаторе, формирование отметок траектории движения целей ("хвостов") со спадающей яркостью, дающих информацию и о скорости движения целей, что значительно повышает объем получаемой информации, тем самым расширяя функциональные возможности радиолокатора и его производительность.

Известен способ (и реализующее его устройство), имеющие некоторое сходство с предлагаемыми по ряду признаков, но решающие другие задачи (см. Г.М. Вишин. Многочастотная радиолокация, М., Воениздат, 1973, стр.58-59 и рис.23).

При этом способе формируют по три импульса в каждом периоде повторения, направленно излучают их последовательно на разных частотах, направлено принимают отраженные сигналы, разделяет их по частоте наполнения, уравнивают по времени поступления, осуществляют их совместную обработку (перемножение попарных сумм) и индикацию.

Устройство, осуществляющее этот способ, содержит связанные через антенный переключатель (переключатель прием-передача) антенну, частотно-разделительный узел (частотный селектор) и коммутирующее устройство, с тремя сигнальными входами которого соединены СВЧ выходы трех отдельных передатчиков.

Этот радиолокатор также содержит три отдельных приемника, сигнальные входы которых соединены с выходами частотно-разделительного узла, две линии задержки, три сумматора, переключатель и индикатор.

Выход перемножителя соединен с сигнальным входом индикатора, а его входы соединены с сигнальными выходами сумматоров, каждый из которых имеет по два входа. Выходы различных приемников попарно суммируются, разница во времени поступления сигналов компенсируется линиями задержки.

Общими признаками у сравниваемых способов является формирование импульсов с непрекрывающимися спектрами, направленное последовательное во времени их излучение, направленный прием, частотное разделение и раздельная обработка спектральных составляющих.

Отличительными признаками является то, что в известном способе формирование, перенос сформированных сигналов на СВЧ и усиление их осуществляется раздельно, далее осуществляется переключение мощных СВЧ сигналов, поочередное подключение их к одному из входов антенного переключателя. Все формируемые сигналы имеют равную длительность, что необходимо для обеспечения работоспособности радиолокатора.

В предлагаемом способе после формирования двух импульсов существенно различной длительности осуществляется их аддитивное объединение на низком уровне мощности на промежуточной частоте, перенос в диапазон СВЧ, усиление сформированного сигнала одним усилителем, режим импульсного усиления в котором начинается до начала формирования длинного импульса, а заканчивается после окончания короткого. Спектры объединяемых импульсов не перекрываются.

Известное устройство решает задачу повышения помехозащищенности.

Предлагаемое устройство решает задачи расширения функциональных возможностей аппаратуры и повышения ее производительности.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет целый ряд конструктивных отличий от указанного, работает иначе и решает другие задачи.

На фиг.1 представлена функциональная схема радиолокатора, осуществляющего предлагаемый способ.

На фиг.2 представлена функциональная схема блока управления записью.

На фиг.3 представлена функциональная схема формирователя метки центра пакета.

На фиг.4 представлено взаимное расположение во времени длинного импульса, короткого импульса и времени импульсного усиления в усилителе мощности СВЧ.

На фиг.5 представлены спектральные характеристики длинного и короткого формируемых импульсов.

На фиг.6 представлен пример изображения на дополнительном индикаторе (окне) при использовании информации только от длинных импульсов (известное устройство).

На фиг.7 представлен пример изображения на дополнительном индикаторе при использовании информации от коротких импульсов, но без обработки пачек импульсов (промежуточный случай).

На фиг.8 представлен пример изображения на дополнительном индикаторе в предлагаемом радиолокаторе.

На фиг.9 представлена зависимость относительной дальности обнаружения целей при повышенной разрешающей способности по дальности от величины повышения этой разрешающей способности (результаты расчета).

На фиг.10 представлена зависимость относительного уменьшения дальности обнаружения при использовании информации длинного зондирующего импульса от относительного повышения разрешающей способности в связи с формированием дополнительного короткого импульса.

На фиг.11 представлена функциональная схема формирователя метки окна.

На фиг.12 представлена функциональная схема блока управления окном.

На фиг.13 представлена принципиальная схема нормализатора.

Устройство, реализующее данный способ, в технической литературе не известно. Поэтому предлагается следующее построение аппаратуры.

Радиолокатор содержит связанные через антенный переключатель 1 антенну 2, преобразователь частоты 3 и усилитель мощности 4, модулятор 5, второй преобразователь частоты 6, модуляторы одной боковой полосы 7, 8, генераторы 9, 10, синхронизатор 11, формирователь импульса 12, согласованный фильтр 13, детектор 14, индикатор 15 с блоком развертки 16, вход запуска которого соединен с первым выходом синхронизатора 11, второй выход которого соединен с входами запуска формирователя импульса 12 и модулятора 5, а третий выход соединен с входом обнуления модулятора 5, выход которого соединен с управляющим входом усилителя мощности 4, вход которого соединен с выходом первого МОБ 7, первый вход которого соединен с выходом первого генератора 9 и опорным входом первого преобразователя частоты 3, выход второго преобразователя частоты через согласованный фильтр 13 соединен с входом первого детектора 14, причем первый и второй входы второго МОБ 8 соединены, соответственно, с выходом второго генератора 10 и выходом формирователя импульса 12, при этом выход второго генератора 10 соединен также с опорным входом второго преобразователя частоты 6.

Радиолокатор содержит также два запоминающих узла 17, 18 с адресными цепями 19, 20, блок 21 управления записью, формирователь 22 метки центра пакета, блок 23 управления окном, формирователь 24 метки окна, нормализатор 25, формирователь 26 яркости отметок, частотно-разделительный узел 27, два узла суммирования 28, 29, элемент И 30 и дополнительные генератор 31, модулятор 32, индикатор 33 с блоком развертки 34 и блок обработки сигналов 35, выход которого через нормализатор 25 и элемент И 30 соединен с первым входом первых адресных цепей 19, а вход соединен с первым выходом частотно-разделительного узла 27, вход которого соединен с выходом первого преобразователя частоты 3, второй выход соединен с входом второго преобразователя частоты 6, первый, второй входы и выход первого узла суммирования 28 соединены, соответственно, с выходом первого детектора 14, выходом формирователя 24 метки окна и сигнальным входом первого индикатора 15, выход первый и второй входы второго узла суммирования 29 соединены, соответственно, с входом первого МОБ 7, выходом второго МОБ 8 и выходом дополнительного генератора 31, вход которого соединен с выходом дополнительного модулятора 32, вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора 11, и с первым входом блока управления записью, пятый выход синхронизатора 11 соединен с входом второго блока развертки 34, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами вторых адресных цепей 20, а третий выход соединен с входом управления дополнительного индикатора 33, сигнальный вход которого соединен с первым входом формирователя 22 метки центра пакета и с выходом формирователя 26 яркости отметок, вход которого соединен с выходом вторых адресных цепей 20, восьмой, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которых соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим, четвертым и шестым выходами формирователя 22 метки центра пакета, четвертый, пятый и шестой выходы и второй, третий входы которого соединены, соответственно, с вторым, третьим, шестым входами, первым выходом первых адресных цепей 19 и с вторым входом элемента И, соединенным с первым выходом блока 21 управления записью, второй, третий, четвертый выходы и второй, третий, четвертый, пятый входы которого соединены, соответственно, с третьим входом элемента И 30 четвертым, пятым входами первых адресных цепей 19, первым выходом синхронизатора 11, выходом ориентации антенны 2, первым выходом блока управления окном, соединенным с первым входом формирователя метки окна, вторым выходом блока управления окном, соединенным с вторым входом формирователя метки окна, третий, четвертый входы которого соединены с выходом ориентации антенны 2 и с первым выходам синхронизатора 11.

Блок обработки 35 содержит соединенные между собой последовательно УПЧ и детектор 37, причем входом блока обработки 35 является вход УПЧ 36, а выходом блока 35 является выход детектора 37.

Блок управления записью содержит три счетчика 38, 39, 40, два триггера 41, 42, два узла совпадения кодов 43, 44, узел вычитания кодов 45, две линии задержки 46, 47, шесть элементов И 48, 49, 50, 51, 52, 53, дифференцирующую цепь 54 и делитель частоты 93, причем первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока 21 являются, соответственно, вход делителя частоты 93, соединенный с первыми входами первого 48, второго 49 и третьего 50 элементов И, вход обнуления первого счетчика 38, соединенный с входом обнуления второго счетчика 39, входом обнуления делителя частоты 93 и первыми входами четвертого 51 и пятого 52 элементов И, первые входы узла 45 вычитания кодов и первого узла 43 совпадения кодов, вторые входы узла 45 вычитания кодов и первого узла 43 совпадения кодов, первый вход второго узла 44 совпадения кодов, а первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 21 являются, соответственно, выход первого триггера 41, выход второго триггера 42, выход второго счетчика 39 и выход узла вычитания кодов 45, при этом вход первого счетчика 38 соединен с выходом делителя частоты 93, а выход соединен с вторым входом второго узла 44 совпадения кодов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 50, выход которого соединен с первым входом второго триггера 42, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с счетным входом третьего счетчика и с вторым входом первого элемента И 48, третий вход которого соединен с первым входом шестого элемента И 53 и выходом первого триггера 41, а выход первого элемента И 48 соединен с входом второго счетчика 39, второй выход которого через первую линию задержки 46 соединен с вторым входом второго элемента И 49, выход которого соединен с вторым входом второго триггера 42, второй вход шестого элемента И 53 через вторую линию задержки 47 соединен с первым входом пятого элемента И 52, выход шестого элемента И 53 соединен с входом обнуления третьего счетчика 40, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 51, выход которого соединен с первым входом первого триггера 41, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И 52, второй вход которого соединен с выходом первого узла совпадения кодов 43.

Формирователь 22 метки центра пакета содержит три счетчика 55, 56, 57, три триггера 58, 59, 60, четыре линии задержки 61, 62, 63, 64, три дифференцирующие цепи 65, 66, 67, шесть элементов И 68, 69, 70, 71, 72, 73, три инвертора 74, 75, 76, три элемента ИЛИ 77, 78, 79, генератор импульсов 80, генератор групп импульсов 81, регистр 82, коммутатор 83, узел 84 суммирования кодов, два различителя полярности 85, 86 и ограничитель 87, вход которого является первым входом блока 22, вторым, третьим, входом и первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами являются, соответственно, соединенные между собой первый вход первого элемента И 68 и вход первого инвертора 74, соединенные между собой вход первой линии задержки 61 и первый вход первого элемента ИЛИ 77, выход второго элемента ИЛИ 78, соединенный с первым входом второго элемента И 69, соединенные между собой выход второй линии задержки 62, вход третьей линии задержки 63, первый вход третьего элемента ИЛИ 79 и вход обнуления первого счетчика 55, выход узла суммирования кодов 84, соединенные между собой первый выход второго счетчика 56 и сигнальный вход регистра 82, выход третьего счетчика 57, соединенные между собой выход третьего элемента И 70 и второй вход первого элемента ИЛИ 77, выход которого соединен с счетным входом второго счетчика 56, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И 71 и счетным входом третьего счетчика 57, а вход обнуления соединен с входом обнуления третьего счетчика 57 и выходом первого различителя полярности 85, вход которого соединен с выходом первой дифференцирующей цепи 65, вход которой соединен с первым входом третьего элемента И 70 и выходом первого триггера 58, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки 61, а второй вход соединен с выходом четвертого элемента И 71, второй вход которого соединен с вторым выходом третьего счетчика 60, а третий соединен с выходом генератора импульсов 80, вторым входом третьего элемента И 70, вторым входом первого элемента И 68, первым входом пятого элемента И 72 и входом четвертой линии задержки 64, выход которой соединен с сигнальным входом коммутатора 83, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 79 и первым входом второго триггера 59, а управляющий вход соединен с выходом третьего триггера 60 и с входом второй дифференцирующей цепи 66, выход которой соединен с входом второго различителя полярности 86, первый выход которого соединен с входом второй линии задержки 62 и входом обнуления регистра 82, а второй выход соединен с управляющим входом регистра 82, выход которого соединен с первым входом узла суммирования кодов 84, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика 55, вход которого через третью дифференцирующую цепь 67 соединен с выходом второго триггера 59, первый вход второго триггера 59 соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 79, второй вход которого соединен с выходом коммутатора 83 и с вторым входом второго триггера 59, причем первый вход третьего триггера 60 соединен с выходом первого элемента И 68, второй вход соединен с выходом пятого элемента И 72, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора 74, при этом выход ограничителя 87 соединен с входом второго инвертора 75, выход третьей линии задержки 63 соединен с вторым входом второго элемента И 69, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 78 через генератор групп импульсов, а с вторым входом второго элемента ИЛИ 76 через соединенные последовательно третий инвертор 76 и шестой элемент И 73, второй вход которого соединен с выходом третьей линии задержки 63.

Блок обработки 35 сигналов содержит соединенные между собой последовательно УПЧ 36 и детектор 37, причем входом блока 35 является вход УПЧ 36, а выходом блока 35 является выход детектора 37.

Блок 23 управления окном содержит два реверсивных счетчика 106, 107, четыре выключателя 108, 109, 110, 111, генератор импульсов 112, два элемента И 113, 114, два элемента ИЛИ 115, 116 и датчик напряжения 117, выход которого соединен с входами всех выключателей 108, 109, 110, 111, причем выход первого выключателя 108 соединен с первым управляющим входом первого реверсивного счетчика 106 и первым входом первого элемента ИЛИ 115, выход второго выключателя 109 соединен с вторым управляющим входом первого реверсивного счетчика 106 и вторым входом первого элемента ИЛИ 115, выход третьего выключателя 110 соединен с первым управляющим входом второго реверсивного счетчика 107 и первым входом второго элемента ИЛИ 116, выход четвертого выключателя 111 соединен с вторым управляющим входом второго реверсивного счетчика 107 и вторым входом второго элемента ИЛИ 116, при этом первые входы элементов И 113, 114 соединены с выходом генератора импульсов 112, второй вход и выход первого элемента И 113 соединены, соответственно, с выходом второго элемента ИЛИ 116 и счетным входом второго реверсивного счетчика 107, выход которого является вторым выходом блока 23 управления окном.

Формирователь 24 метки окна содержит два узла совпадения кодов 91, 92 и элемент И 94, входы которого соединены с выходами узлов 91, 92 совпадения кодов, причем первый и второй входы первого узла совпадения кодов 91 являются первым и четвертым входами формирователя 24, первый и второй входы второго узла совпадения кодов 92 являются вторым и третьим входами формирователя 24, а его выходом является выход элемента И 94.

Нормализатор 25 содержит шесть резисторов 95, 96, 97, 98, 99, 100, два диода 104, 105 и три конденсатора 101, 102, 103, причем первые выводы первых четырех резисторов соединены с корпусом, первые выводы пятого 99 и шестого 100 резисторов соединены с блоком питания отрицательной полярности, первый вывод первого конденсатора 101 является входом нормализатора 25, второй его вывод соединен с вторыми выводами первого 95 и пятого 96 резисторов и с плюсовым выводом первого диода 104, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора 96 и, через второй конденсатор 102, с вторыми выводами третьего 97 и шестого 100 резисторов и с отрицательным выводам второго диода 105, другой вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора 98 и первым выводом третьего 103 конденсатора, второй вывод которого является выходом нормализатора 25.

Резисторы 95, 96, 97, 98, 99, 100 имеют, соответственно, величины 430 Ом, 91 Ом, 510 Ом, 430 Ом, 91 Ом, 510 Ом. Конденсаторы 101, 102, 103 имеют величину по 0,05 мкФ. Диоды 104, 105 типа Д9.

Резисторы 95, 96 и 98, 99 являются делителями напряжения питания - 5 вольт, в средних точках этих делителей напряжения равны - 1 вольт.

Элементы 101, 95, 95, 104, 97 являются ограничителем сигналов снизу (на уровне 1 вольт), а элементы 102, 98, 99, 105, 100, 103 являются ограничителем сигналов сверху (на уровне 1 вольт).

Антенный переключатель 1 выполнен в виде ферритового циркулятора. Антенна 2 зеркального типа, имеет ширину диаграммы направленности по азимуту 0,5° и по углу места 20°. Преобразователь частоты 3 выполнен в виде балансного диодного смесителя на диодах 3А-117. Усилитель мощности 4 выполнен в виде соединенных между собой последовательно лампы бегущей волны, ферритового вентиля и амплитрона. Усиление мощности СВЧ сигналов осуществляется в течение всего времени поступления напряжения от модулятора 5. Модулятор 5 тиристорного типа, согласован по уровням выходного сигнала с требуемыми величинами для усилителя 4. Преобразователь частоты 6 выполнен в виде балансного диодного смесителя на диодах 3А117, работает при входном сигнал на частоте 500 МГЦ (I промежуточная частота), и выходном сигнале на частоте 46 МГц (II промежуточная частота).

Модуляторы 7, 8 одной боковой полосы выполнены по типу описанного в а.с. №143433 кл. 21а⁴, 14₀₁, опубликованного в "Бюллетене изобретений" №24 за 1961 г. Они выполнены в виде турникетов, в волноводных плечах которых включены диоды. Управление диодами осуществляется со второго входа модулятора (более низкочастотного), фазировка их осуществляется по кругу с относительным сдвигом фазы между диодами 90°. Диоды расположены на равном расстоянии от центра турникета. Энергия на выходной коаксиал узла 7 (8) поступает в результате отражения от отдельных диодов-модуляторов, расположенных по кругу, причем под действием приложенного напряжения отражающий участок вращается по кругу с частотой питания диодов-модуляторов. Так как поле СВЧ также вращается по кругу с частотой входящего сигнала, то выходной сигнал имеет частоту, определяемую относительной скоростью перемещения поля СВЧ и максимума (или минимума) напряжения или тока, воздействующего на диоды-модуляторы. Таким образом, частота выходного сигнала может быть сделана выше или ниже входной на величину модулирующей частоты. В данном случае на выходе модуляторов 7, 8 мы получаем сигналы на суммарной частоте. Генератор 9 умножительного типа, содержит стабилизированный кварцевым резонатором транзисторный автогенератор на частоту 100 МГц и цепочку варакторных умножителей с общим коэффициентом умножения 64.

Генератор 10 умножительного типа содержит стабилизированный кварцевым резонатором транзисторный генератор на частоту 91 МГц и варакторный умножитель с коэффициентом умножения 5.

Синхронизатор 11 выполнен на микросхемах серии 235.

формирователь импульса 12 содержит соединенные последовательно между собой кипп-реле, генератор, дисперсионную линию задержки (ДЛЗ) и компенсационный усилитель).

Вход кипп-реле является входом формирователя 12, выход компенсационного усилителя является выходом формирователя 12.

Кипп-реле выполнено на микросхеме 235 ХА6, после запуска генерирует видеоимпульс длительностью 0,1 мкс.

Генератор выполнен на микросхеме 235 ХА6, генерирует колебания промежуточной частоты f₁, в течение воздействия импульса кипп-реле. На выходе генератора имеем импульсы длительностью 0,1 мкс, частота заполнения которой равна промежуточной.

ДЛЗ имеет полосу пропускания 4 МГц, среднюю частоту полосы пропускания 30 МГц, дисперсию +2,5 мкс/МГц.

Усилитель выполнен на микросхемах 235 УР2, имеет полосу пропускания 5 МГц, среднюю частоту полосы пропускания 30 МГц, коэффициент усиления 40-50 дБ.

Согласованный фильтр 13 выполнен в виде соединенных между собой последовательно ДЛЗ и компенсационного усилителя. Эта ДЛЗ имеет полосу пропускания 4 МГц, среднюю частоту полосы пропускания 30 МГц, дисперсию - 2,5 мкс/МГц.

Детектор 14 амплитудный диодный на диоде Д9. Индикатор 15 выполнен в виде индикатора кругового обзора на электроннолучевой трубке, индикация целей яркостная. Блок развертки 16 стандартный, формирует токи пилообразной формы в отклоняющих катушках.

Блок 17 ЗУ имеет 11800 ячеек памяти. Каждая ячейка рассчитана на запоминание одного бита информации (0 или 1). Адресные цепи 19 связаны с ЗУ 17 таким образом, что используют имеющиеся ячейки памяти в виде матрицы, содержащей 118 столбцов и 100 строк.

Блок 18 ЗУ имеет 10200 ячеек памяти. Каждая ячейка рассчитана на запоминание чисел от 0 до 5. Адресные цепи 2 связаны с ЗУ 18 таким образом, что используют имеющиеся ячейки памяти в виде матрицы, содержащей 102 столбца и 100 строк.

ЗУ 17, 18 и адресные цепи 19, 20 выполнены на микросхемах 133 РУ П.

ЗУ 18 предназначен для запоминания обработанной информации в окне, т.е. в участке пространства, имеющем размер по дальности, равный 750 м, и угловой размер 3°. Окно имеет 100 разрешаемых элементов по дальности и 102 элемента по азимуту, т.е. элемент разрешения составляет 7,5 м × 2 минуты.

Формирователь 26 яркостных отметок выполнен в виде преобразователя код-напряжение. Этот преобразователь имеет три разряда, выполнен на микросхеме серии 572.

Частотно-разделительный узел 27 имеет следующие амплитудно-частотные характеристики. Входной сигнал в полосе от 498 до 502 МГц пропускается (см. фиг.5, спектральная полоса 109) на второй выход, связанный с согласованным фильтром 13. Сигнал в полосе от 520 до 540 МГц (см. фиг.5, спектральная полоса 110) пропускается на первый вход, связанный с блоком обработки 35. Амплитудно-частотные характеристики ЧРУ 27 по первому и второму выходам представлены на фиг.5 пунктирными кривыми 111 и 112.

Узлы суммирования 28, 29 выполнены на трех резисторах каждый (100 Ом, 100 Ом, 21 Ом), соединенных первыми концами между собой. Эта точка соединения является выходом узла. Второй вывод резистора 21 Ом соединен с корпусом, Вторые выводы резисторов 100 Ом являются входами узла суммирования 28 (29).

Элементы И 30, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 68, 69, 70, 71, 72, 73, алименты ИЛИ 77, 78, 79 инверторы 74, 75, 76 выполнены на микросхемах серии 133 РУ-П. Генератор 31 имеет частоту генерации 530 МГц, выполнен на транзисторе КТ634А-2.

Модулятор 32 имеет длительность формируемого модулирующего импульса 0,05 мкс, выполнен на транзисторе КТ624А.

Индикатор 33 выполнен на электронно-лучевой трубке с электростатическим отклонением луча. Блок развертки 34 выполнен на микросхемах серии 133РУ-П. Развертка телевизионного типа (последовательное прочерчивание экрана лучом по строкам), цикл развертки повторяется после поступления каждого запускающего импульса, т.е. с частотой 10 Гц. Текущие коды положения луча (№ строки и положение в строке), поступают на первый и второй выходы блока 34.

УПЧ 36 имеет полосу пропускания 20 МГц, среднюю частоту полосы пропускания 530 МГц, выполнен на транзисторах 1Т612А-4. Имеет оперативную регулировку усиления (оператором) на 20 дБ.

Детектор 37 амплитудный на полупроводниковом диоде типа 3А-117.

Счетчик 38, 39, 40 узлы совпадения кодов 43, 44, узел вычитания кодов 45, триггеры 41, 42 выполнены на микросхемах серии 133 РУ-П.

Счетчик 38 имеет 12 разрядов. После поступления 4096 импульса он возвращается в нулевое состояние. Возврат в нулевое состояние происходит и после поступления импульса на второй, обнуляющий вход счетчика.

Счетчик 38 имеет 8 разрядов. Счетчик 39 имеет максимальную емкость 100 импульсов, после накопления которых он возвращается в исходное (нулевое) положение. Счетчик 40 имеет максимальную емкость 118 импульсов, после накопления которых он возвращается в нулевое положение.

Счетчики 38, 39, 40, триггеры 41, 42 узлы 43, 44 совпадения кодов, узел 45 вычитания кодов, делитель частоты 93, элементы И 48, 49, 50, 51, 52, 53 выполнены на микросхемах серии 133 РУ-П.

Линии задержки 46, 47 имеют задержку по 0,05 мкс. Дифференцирующая цепь 54 имеет постоянную времени 0,05 мкс.

В формирователе метки центра пакета 22 счетчик 55 имеет максимальную емкость 100 импульсов, счетчики 56 и 57 - по 100 импульсов. Счетчики 55, 56, 57, триггеры 58, 59, 60, регистр 82 элементы И 68, 69, 70, 71, 72, 73, инверторы 74, 75, 76, элементы ИЛИ 77, 78, 79 выполнены на микросхемах серии 133 РУ-П. Дифференцирующие цепи 65, 66, 67 выполнены на RC элементах, имеют постоянную времени 0,05 мкс. Линии задержки 61, 62, 63, 64 имеют величину задержки 0,05 мкс. Триггер 59 работает в режиме деления входных импульсов на 2. Регистр 82 имеет максимальную емкость 100 импульсов. Генератор 81 групп импульсов при каждом запуске выдает пять импульсов длительностью 0,25 мкс с интервалом 1 мкс. Генератор импульсов 80 генерирует непрерывную последовательность импульсов длительностью 0,25 мкс с частотой повторения 1 МГц. Генераторы 80, 81 выполнены на микросхемах 235 ХА6. Различитель полярности 85 (86) выполнен на двух диодах и инверторе. Входом различителя являются соединенные между собой разнополярные входы двух диодов. Первым выходом различителя 85 (86) является второй вывод (отрицательный) одного из диодов, а вторым выходом является выход инвертора, вход которого соединен к положительному выводу второго диода. Диоды использованы типа Д-9.

Ограничитель 87 диодного типа (на диоде Д-9 и резисторах) ограничивает амплитуду входного сигнала на уровне 1 вольт.

Узлы совпадения кодов 91, 92, реверсивные счетчики 106, 107, имеют по 9 разрядов. Выполнены они на микросхемах 133 РУ-П. Генератор 112 выполнен на микросхеме 235 ХА6. Он генерирует непрерывную последовательность видеоимпульсов длительностью 0,25 мкс. Частота повторения регулируется оператором в пределах 50÷500 Гц.

Узел 45 вычитания кодов имеет 7 разрядов. Делитель частоты 93 имеет коэффициент деления 10. Узлы 45, 93 выполнены на микросхемах 133 РУ-П.

Радиолокатор работает следующим образом.

Со второго выхода синхронизатора 11 в момент t=t₀ на первый вход модулятора 5 поступает импульс, включающий модулятор 5 и соответственно усилитель мощности 4 (см. фиг.4, эпюра 106).

Этот же импульс синхронизатора 11 запускает формирователь импульса 12, который генерирует ЛЧМ импульс на второй промежуточной частоте 45 МГц с девиацией частоты 4 МГц длительностью 10 мкс. Генератор 10 генерирует непрерывный гармонический сигнал на частоте 91 МГц, который умножается в 5 раз, формируя сигнал второго гетеродина на частоте 455 МГц. При взаимодействии в МОБ 8 выходных сигналов блоков 12 и 10 образуется сигнал на суммарной частоте 500 МГц (первая промежуточная частота). Через 10 мкс после появления первого импульса, т.е. в момент t=t₀+10, появляется импульс на четвертом выходе синхронизатора 11, запускающий модулятор 32 и, следовательно, генератор 31. Генератор 31 генерирует импульс длительностью 0,05 мкс с частотой наполнения 530 МГц. В момент времени t₀+10,1 мкс с третьего выхода синхронизатора 11 на модулятор 5 поступает импульс, прекращающий формирование модулирующего импульса.

Взаимное расположение огибающих ЛЧМ импульса и импульса генератора 31, а также импульса модулятора 5, включающего режим импульсного усиления в блоке 4, представлены, соответственно, эпюрами 107, 108, 106 на чертеже фиг.4.

Спектр сформированного сигнала, имеющегося на выходе узла 29 представлен на фиг.5, где спектр ЛЧМ сигнала и спектр импульса генератора 31 представлены эпюрами 109 и 110 соответственно.

Сформированный сложный радиочастотный сигнал в МОБ 7 взаимодействует с генератором 9 и переносится в диапазон СВЧ, далее усиливается в блоке 4, находящемся в режиме импульсного усиления, излучается антенной 2 и принимается обычным образом. В преобразователе частоты 3 происходит перенос принятых сигналов на первую промежуточную частоту и усиление его.

Далее производится частотное разделение (в блоке 27) сигналов с ЛЧМ и коротких немодулированных. Сигналы с ЛЧМ далее в блоке 6 переносятся на вторую промежуточную частоту (45 МГц), сжимаются в согласованном фильтре 13 по длительности до 0,25 мкс, детектируются в узле 14 и через узел суммирования 28 поступают на индикатор 15, где индицируются путем яркостной модуляции луча в точке, куда выводится луч блоком развертки 16. Изображение на этом индикаторе (15) является обычным для современных радиолокаторов, за исключением наличия на экране метки окна (см. ниже).

Короткие немодулированные импульсы с частотой наполнения 500 МГц, выделенные на втором выходе ЧРУ 27, усиливаются в УПЧ 36, детектируются в узле 37 и поступают на нормализатор 25. Нормализатор 25, представляющий собой соединенные последовательно между собой ограничитель снизу и ограничитель сверху (см. выше), не пропускает на выход входные сигналы, амплитуда которых менее 1 в (ограничение снизу), у остальных сигналов отсекает нижнюю часть на уровне 1 в, у прошедших далее сигналов ограничивает амплитуду на уровне 1 в (ограничение сверху). Ограничение снизу исключает перегрузку последующих блоков большим количеством импульсов, выделяет только импульсы большой амплитуды, соответствующей "ярким точка" цели. Коэффициент усиления в УПЧ 36 регулируемый, тем самым регулируется уровень появления "ярких точек", количество "ярких точек" от данной цели. Ограничение сверху делает амплитуду выходного импульса узла 25 стандартной, необходимой для эффективной работы последующих узлов цифровой обработки.

Сигналы в блоке обработки 35 имеют длительность 0,05 мкс, что соответствует разрешающей способности по дальности 7,5 м. Обработать всю информацию, поступающую с такой дискретностью, практически невозможно из-за ее объема и большой скорости поступления. Поэтому в данном радиолокаторе производится обработка этих коротких импульсов только на участке (окне) пространства, имеющем размер по дальности 750 м и размер по азимуту 3°. В описываемом радиолокаторе имеется одно окно (детально рассматриваемый участок), однако их количество в принципе не ограничено, зависит от возможностей оператора и от возможности некоторого усложнения аппаратуры (введение дополнительного индикатора и т.п.).

Координаты окна задает блок 23 управления окном. Для этого он включает по мере необходимости выключатели 108, 109, 110 или 111. При этом напряжение от датчика 117 поступает на один из управляющих входов реверсивного счетчика 106 (107), задавая направление счета. Счетчик 106 задает код начала окна по азимуту, счетчик 107 задает код начала окна по дальности. При нажатии клавиши-выключателя кроме задания направления счета через соответствующий элемент ИЛИ (115 или 116) на вторые входы элементов И 113 (114) поступает разрешение на прохождение импульсов от генератора 112 на счетный вход соответствующего реверсивного счетчика, изменяя задаваемые координаты окна.

Сопоставление заданных координат окна с текущими координатами производится в блоке 21 управления записью. В момент излучения короткого зондирующего импульса в блоке 21 управления записью происходит обнуление счетчиков 38, 39. Далее счетчик 38 формирует коды текущей дальности в каждом из периодов повторения зондирующих импульсов. Используются тактовые импульсы, имеющие частоту повторения 20 МГц, поступающие от синхронизатора 11. Эти импульсы, проходя через делитель частоты 23, имеют частоту повторения 1 МГц. Интервал между двумя соседними импульсами равен при этом 1 мкс, что соответствует интервалу дальности 150 м. Таким образом, код на выходе счетчика 38 изменяется через каждую 1 мкс.

В узле 43 совпадения кодов производится сравнение текущего кода, азимута поступающего с выхода датчика ориентации антенны 2, и кода азимута начала окна, задаваемого счетчиком 106 блока 23 управления окном.

В узле совпадения кодов 44 производится сравнение этого кода с кодом, заданным счетчиком 107 блока 23 управления окном.

При совпадении кодов в узле 43 на второй вход элементы И52 поступает разрешение на прохождение импульса от синхронизатора на второй вход триггера 41. Триггер 41 при этом переводится в положение работы в окне.

При совпадении кодов в узле 44 тактовый импульс получает разрешение на проход через элемент И 50, он переводит триггер 42 в положение работы в окне.

Когда оба триггера 41, 42 переведены в положение работы в окне, тактовый импульс получает разрешение на проход через элемент И, на счетный вход счетчика 39. Код с выхода счетчика 39 поступает на четвертый вход первых адресных цепей 19, задавая адрес ячейки в ЗУ 17, куда следует записать текущее значение сигнала с выхода нормализатора 25 (0 или 1).

Счетчик 39 считает до 100 импульсов, далее с его первого выхода через ЛЗ 46 на элемент И 49 поступает разрешение на проход тактовых импульсов на второй вход триггера 42. При этом триггер 42 выводится из положения работы в окне, и снимается, соответственно разрешение на проход тактовых импульсов через элемент И 48 на счетчик 39. Счетчик 39 перестает получать импульсы по счетному входу, а в очередной момент излучения радиолокатором короткого импульса происходит обнуление счетчика 39.

В следующем периоде повторения в соответствующий коду момент триггера 42 опять переводится в положение работы в окне, счетчик 39 считает до 100 импульсов, задавая адреса ячеек в ЗУ 17, но это будут другие 100 ячеек, другой столбец матрицы в ЗУ 17, соответствующий новому азимуту антенны, пересчитанному в код столбца в окне. Пересчет осуществляет узел 45 вычитания кодов. На первый его вход поступает текущий код ориентации антенны, на второй - заданный счетчиком 106 код начала окна по азимуту. На выходе узла 45 появляется разностный код, т.е. код азимута внутри окна, код столбца матрицы ЗУ 17. При окончании цикла работы в окне триггера 42 на выходе связанной с ним дифференцирующей цепи появляется импульс (продифференцированный фронт импульса триггера 42), который подается на счетный вход счетчика 40.

Счетчик 40 считает количество записанных циклов-столбцов. После поступления 116 импульсов счетчик на своем выходе формирует сигнал об скончании окна, который разрешает очередному импульсу синхронизатора пройти через элемент И 51 и вывести триггер 41 из положения работы в окне.

В результате выполнения цикла работы в окне мы получаем в ЗУ 17 массив запомненной битовой информации в виде матрицы из 100 строк и 116 столбцов.

В связи с конечной величиной ширины диаграммы направленности антенны 2 каждая из разрешаемых ярких точек цели даст группу отметок в одной строке, соответствующей дальности до этой яркой точки. Центр этой группы отметок соответствует азимуту яркой точки.

Количество отметок в этой группе (пакете импульсов) определяется по формуле:

где θ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту;

T - время одного оборота антенны;

F - частота повторения зондирующих импульсов.

Отсюда

Если бы на индикатор окна (33) была вынесена информация обо всех импульсах пакетов всех ярких точек (см. пример такого изображения на фиг.7), то работать с таким изображением было бы трудно.

А если бы была вынесена информация с разрешающей способностью, соответствующей сжатому ЛЧМ импульсу (см. пример на фиг.6), то что-то различить вообще было бы невозможно, все яркие точки от элементов целей слились бы в одно яркое пятно.

Чтобы получить изображение, максимально использующее преимущества, имеющиеся в предлагаемом радиолокаторе, информация выносится на экран индикатора 33 в виде одиночных отметок-точек, координата которых соответствуют координатам центров импульсов (см. фиг.8). Кроме отметок центров пакетов импульсов текущего обзора на экран выносятся также такие отметки за предыдущие обзоры (обороты антенны), при этом яркость их уменьшается пропорционально устареванию информации. Это позволяет видеть не только яркую точку цели, но и траекторию ее движения за последние 30 сек, визуально оценивать скорость движения по длине "хвоста".

Формирователь 22 метки центра пакета осуществляет анализ записанной в ЗУ17 информации по строкам матрицы, т.е. анализирует пакеты импульсов, приходящих с одинаковой дальности (запись этой информации в ЗУ17 производилась по столбцам матрицы).

Цикл работы формирователя 22 начинается после поступления на его третий вход сигнала с первого выхода блока 21 управления записью, свидетельствующего о том, что запись информации окна закончена и можно приступить к ее обработке. Этот импульс через линию задержки 61 подается на триггер 58, переводя его в положение обработки сигналов. Фронт импульса с выхода триггера 58 дифференцируется цепью 65. Полярность продифференцированного импульса при этом такая, что он через различитель полярности 85 поступает на счетчики 56 и 37, обнуляя их.

Сигнал с выхода триггера поступает также на первый вход элемента И 70, разрешая проход импульсов генератора 80 через элементы И 70, ИЛИ 77 на счетный вход счетчика 56. Импульсы генератора 80, идущие с частотой повторения 1 МГц, с частотой поступления этих импульсов изменяют выходной год этого счетчика, задающий код ячейки из ЗУ 11, с которой идет информация. Импульсы генератора 80 поступают также на второй вход элемента И 68 и первый вход элемента И 72. Информация из выбранной в данный момент ячейки ЗУ 17 поступает на первый вход элемента И 68 и, через инвертор 74, на второй вход элемента И 72.

При этом если в рассматриваемой ячейке ЗУ 17 записан 0, то импульсы появляется на выходе элемента И 72, а если 1, то на выходе элемента И 60. Коммутатор 83 открывается после появления импульса на выходе элемента И 68, переводящего триггер 60 в соответствующее положение. При таком переходе триггера 60 продифференцированный цепью 66 фронт импульса триггера 60 проходит через второй выход различителя полярности 86 на управляющий вход регистра 82. При этом в регистр 82 через его сигнальный вход со счетчика 56 поступает и записывается код азимута начала данного пакета относительно начала окна. Через открытый коммутатор 03 импульса генератора 80 поступает на счетный вход триггера 59. На счетный вход счетчика 55 поступают импульсы с частотой повторения, в два раза меньше, чем частота повторения импульсов генератора 80, т.е. с частотой 1 КГц. Таким образом, если в пакете имеется 16 импульсов (16 соседних ячеек одной строки имеют записанные единицы), то в счетчик 55 попадет 8 импульсов, после чего после поступления нуля от ЗУ 17 триггер 60 переводится в положение, запирающее коммутатор 83. Записанные коды в счетчике 55 и регистре 82 суммируются в узле 84 и поступают в адресные цепи 20, задавая адрес, куда нужно записать число. После этого происходит обнуление счетчика 55, триггера 59, регистра 82.

Одновременно с выработкой кода центра пакета с выхода линии задержки 62 через третий выход формирователя 22 на адресные цепи 20 поступает импульс - команда записи. При этом к содержимому данной ячейки добавляется одна или пять единиц в зависимости от сигнала, поступающего на первый вход формирователя 22 метки центра пакета с выхода формирователя 26 яркости отметок. Если этот сигнал равен нулю, то записывается группа импульсов (число 5). Если этот сигнал не равен пулю, то после ограничения в узле 87 он превращается в единичный, который на выходе инвертора 75 превращается в нулевой.

При этом на выходе элемента И 69 сигнал также нулевой, а на выходе инвертора 76 единичный. Поэтому выходной импульс линии задержки 63 через элементы И 73 и ИЛИ 78 поступает на первый выход формирователя 22 (один импульс). Если поступающий от формирователя 26 сигнал равен нулю, то на выход инвертора 75 он становится единичным, что дает разрешение на проход импульса с выхода линии задержки 63. При этом происходит запуск генератора групп импульсов 81, и через элемент ИЛИ 78 на адресные цепи 20 поступают пять импульсов, которые и записываются в данную ячейку ЗУ 18.

В момент совпадения азимута антенны 2 с заданным от блока 23 управления окном азимутам начала окна триггер 41, гак показывалось ранее, переводится в положение работы в окне.

При этом, в частности, с его выхода, являющегося первым выходом блока 21, на восьмой вход адресных пеней поступает команда списывания по единице из содержимого всех ячеек ЗУ 18.

В связи с этим у всех ячеек ЗУ 18, где была записана информация (число 5), и где при очередных оборотах антенны цели уже нет (перешла в другой элемент дальности или азимута), с каждым оборотом на единицу уменьшается записанное число 5, вплоть до 0. Так как количество импульсов однозначно (через преобразование код-напряжение блока 26) задает яркость данной отметки на индикаторе 33, то создается эффект устаревания информации, формируется "хвост" траектории движения цели за время 30 сек (5 оборотов антенны) в виде цепочки точек с уменьшающейся яркостью.

Если же цель неподвижна, то взамен списанной единицы из элемента ИЛИ 78 блока 22 на третий вход адресных цепей 20 идет команда записи единицы, в результате чего в ячейке ЗУ 18 восстанавливается число 5, яркость отметки на экране индикатора 33 остается нормальной.

Для того чтобы видеть на индикаторе 15, где именно расположен в пространстве рассматриваемый детально на индикаторе 33 участок, в блоке 24 формируется метка, которая в момент совпадения (в узлах 91, 92) текущих кодов азимута и дальности с заданными блоком 23 через узел суммирования 28 повышает яркость точки на экране индикатора 15.

Запускающий импульс с пятого выхода синхронизатора поступает на вход запуска блока развертки 34 10 раз в секунду. С первого и второго выходов блока развертки 34 на первый и второй входы вторых адресных цепей 20 поступают коды азимута и дальности внутри окна. Соответствующая этим кодам информация из ЗУ 18 через адресные цепи 20 и формирователь 26 яркости отметок поступает на сигнальный вход индикатора 33, осуществляя яркостную модуляцию луча.

На первый и второй управляющие входы индикатора 33 поступают сигналы развертки с третьего и четвертого выходов блока развертки 34, осуществляя развертку луча телевизионного типа. Так как информация выносится на индикатор 33 10 раз в секунду, изображение из нем стабильное, не затухающее.

Рассмотрим энергетические соотношения, связанные с предлагаемым построением радиолокатора. Длительность излучаемого ЛЧМ зондирующего импульса равна 10 мкс, импульсная мощность P_имп. Дальность обнаружения целей при этом составляет 75 км. Длительность формируемого дополнения к ЛЧМ сигналу, немодулированного короткого импульса, составляет 0,05 мкс при той же импульсной мощности (определяемой выходным усилителем мощности СВЧ). Причем отраженных сигналов в спектральной полосе короткого импульса осуществляется также согласованным. Так как при согласованном приеме и прочих равных характеристиках дальность действия радиолокатора пропорциональна

,

а соотношение длительностей излученных сигналов

то дальность обнаружения целей по каналу с повышенной разрешающей способностью будет меньше, чем по основному в , т.е.

Рассчитанная по вышеприведенным формулам, зависимость относительной дальности обнаружения целей в режиме с повышенной разрешающей способностью от выигрыша в разрешающей способности

приведена на фиг.9.

Если считать фиксированной среднюю мощность излучения, то для реализации в радиолокаторе указанного режима работы необходимо несколько (на длительность короткого импульса) уменьшить длительность ЛЧМ импульса. При этом в принципе уменьшится дальность обнаружения по основному каналу, но на ничтожно малую величину (при ожидаемых на практике соотношениях длительностей импульсов 200-1000 эта дальность уменьшится на 0,25-0,025%), см. график фиг.10.

Дальность обнаружения целей в режиме с повышенной разрешающей способностью составит при этом 26,7-18%, что вполне достаточно для решения ряда задач типа распознавания целей, проводки судов по фарватеру, расхождения судов и т.п.

Пример изображения на индикаторе 33 в предлагаемом радиолокаторе приведен на фиг.8. На изображении видны две сложные малоподвижные цели 113 (четыре яркие точки отражения) и 114 (три яркие точки) и две простые быстродвижущиеся цели 115, 116 (по одной яркой точке и след траектории движения).

Оператор имеет возможность путем регулирования коэффициента усиления в УПЧ 36 устанавливать удобное ему для наблюдения и распознавания целей количество видимых на экране индикатора 33 ярких точек от интересующей его цели.

Следует отметить, что в связи с излучением короткого импульса в конце сформированного сложного зондирующего сигнала в предлагаемом радиолокаторе очень малая "мертвая" зона.

Минимальная дальность действия ("мертвая" зона) в предлагаемом радиолокаторе

Разрешающая способность по дальности в предлагаемом радиолокаторе

На индикаторе 33 азимутальный размер наблюдаемых ярких точек равен одному элементу. Так в пакете имеется 16 импульсов при ширине диаграммы направленности по азимуту 0,5°, то эквивалентная разрешающая способность по азимуту составит

Следовательно, выигрыш составит по разрешающей способности по дальности 5 раз (37,5 м : 7,5 м), по разрешающей способности по азимуту 16 раз (0,5° : 1,87′), по минимальной дальности обнаружения 4,34 раза (39 м : 9 м).

Потенциальная производительность радиолокатора определяется количеством раздельно наблюдаемых элементарных участков в зоне обзора.

В известном радиолокаторе все элементы определяются

δθ=0,5°

δД=37,5 м

Количество отдельно наблюдаемых элементов составит

В предлагаемом радиолокаторе

δθ₁=0,03° (эквивалентная)

δД₁=7,5 м

общая дальность действия

Д₀=7,5 км

дальность действия при повышенной разрешающей способности 20 км.

В круге радиусом 20 км количество отдельно наблюдаемых элементов может составить

В поясе от 20 до 75 км количество отдельно наблюдаемых элементов составит

Общее количество отдельно наблюдаемых элементов равно сумме двух последних значений, т.е.

32·10⁶+10⁵≈33·10⁶

Выигрыш в потенциальной производительности радиолокатора равен, соответственно, отношению количества отдельно наблюдаемых элементов, т.е.

32·10⁶:1,44·10⁶=22

В предлагаемом радиолокаторе для получения положительного эффекта используется тот же усилитель мощности СВЧ, та же антенна и все основные элементы, что и в известном, а различия касаются только относительно дешевых и простых блоков формирования и обработки сигналов на низких уровнях мощности. Это обеспечивает достижение положительного эффекта при минимальном усложнении аппаратуры.

В описанном варианте реализации радиолокатор имеет одно "окно" для детального наблюдения за участком дальности. Однако в нем можно установить несколько таких устройств путем простого добавления. Работать они будут независимо друг от друга.

Фиксированное (не мигающее) изображение на индикаторе 33, высокая детализация изобретения, воспроизведение траектории движения каждой яркой точки существенно расширяют функциональные возможности в части распознавания целей, различения близкорасположенных объектов (например, воздушные цели около надводных), распознавания характера движения (например, развороты). Предполагается, что можно будет даже видеть движения людей на палубе корабля.

Малая минимальная дальность может позволить осуществлять функции навигации в узких проходах, причаливание корабля и др. при размещении радиолокатора на борту корабля или на берегу.