устройство для обработки сигналов в фазированной антенной решетке

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ, содержащее N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемное устройство, ключевую схему, линию задержки, а также сумматор, анализатор спектра, генератор опорного сигнала и квадратурный автокомпенсатор, содержащий фазовращатель, сумматор автокомпенсатора и два квадратурных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя, интегратора, балансного модулятора, причем выход генератора опорного сигнала одновременно подключен к вторым входам приемных устройств и второму входу сумматора автокомпенсатора, каждый выход линий задержки подключен к соответствующему входу сумматора, а выход фазовращателя одновременно подключен к первым входам одного из перемножителей и одного из балансных модуляторов, отличающееся тем, что, с целью сокращения объема аппаратуры путем уменьшения числа устройств подстройки в каждом канале, квадратурный автокомпенсатор включен между выходом сумматора и входом анализатора спектра, при этом в каждый квадратурный канал введены N-канальное запоминающее устройство, коммутатор записи и N-канальный коммутатор, а также генератор команд, причем в каждом квадратурном канале выход интегратора подключен к первому входу коммутатора записи, каждый из N выходов которого подключен к соответствующему входу N-канального запоминающего устройства, при этом каждый выход N-канального запоминающего устройства подключен к соответствующему входу N-канального коммутатора, (N+1)-й вход которого соединен с выходом интегратора, а выход подключен к второму входу балансного модулятора, при этом выход строба генератора команд подключен к первому управляющему входу каждого N-канального коммутатора и входу генератора опорного сигнала, каждый из N выходов импульсов считывания генератора команд подключен к соответствующему другому управляющему входу каждого N-канального коммутатора, каждый из N выходов импульсов записи генератора команд подключен одновременно к соответствующему второму входу каждого коммутатора записи и второму входу соответствующей ключевой схемы, каждый из N выходов импульсов выборки которого подключен к второму входу соответствующей ключевой схемы, причем выход сумматора одновременно подключен к первым входам фазовращателя, другого балансного модулятора и другого перемножителя, выход сумматора автокомпенсатора одновременно подключен к вторым входам каждого перемножителя и входу анализатора спектра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для обработки сигналов в фазированных антенных решетках импульсных радиолокационных станций.

Известны устройства обработки сигналов (УОС), содержащие N приемных трактов, которые обычно оказываются электрически длинными, так как содержат усилитель высокой частоты (УВЧ), смесители, усилители промежуточной частоты (УПЧ), а также длинные соединительные тракты. Это приводит к тому, что комплексные коэффициенты передачи трактов отличаются один от другого из-за разброса параметров элементов трактов, температурных изменений, старения и при смене рабочей частоты.

Неидентичность комплексных коэффициентов передачи трактов обуславливает ошибки измерения координат целей. Практическая реализация многоканальных устройств с идентичными и стабильными во времени амплитудно-фазовыми характеристиками является достаточно сложной задачей, поэтому возникает необходимость применить устройства подстройки комплексных коэффициентов передачи трактов.

Применение элементов подстройки в каждом канале ФАР при достаточно большом числе каналов обуславливает существенно большой объем аппаратуры.

Целью изобретения является уменьшение объема аппаратуры путем сокращения устройства подстройки в каждом канале и применения одного устройства подстройки, выполненного на базе корреляционного квадратурного автокомпенсатора, функционально обеспечивающего подстройку каналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 строб автоподстройки.

Устройство выполнено следующим образом.

Выходы приемных устройств 1 соединены с системой образования результирующего сигнала, включающей электронные ключи 2, линии задержки 3 и сумматор 4. Выход сумматора 4 соединен с входом балансного модулятора 5 и через фазовращатель 6 с входом другого балансного модулятора 5, входящими в корреляционный квадратурный автокомпенсатор, включающий также сумматор автокомпенсатора 7 и два квадратурных канала, содержащих перемножители 8 и интеграторы 9. Объединенные выходы балансных модуляторов 5 подключены к одному из входов сумматора автокомпенсатора 7. В каждом квадратурном канале автокомпенсатора выход интегратора 9 подключен через коммутатор записи 10 к многоканальному запоминающему устройству 11 и через многоканальный коммутатор 12 к управляющему входу балансного модулятора 5. Цепи управления коммутаторов 10 соединены выходами импульсов записи генератора команд 14 и управляющими входами ключей 2. Выход строба генератора команд 14 соединен с входом генератора опорного сигнала 15 и с одним из управляющих входов многоканальных коммутаторов 12, остальные управляющие входы которых соединены с выходами импульсов считывания генератора команд 14, выходы импульсов выборки которого соединены с входами управления ключей 2. Выход генератора опорного сигнала 15 в свою очередь подключен к вторым входам приемных устройств 1 и второму входу сумматора 7. Выход сумматора 7 подключен к входу анализатора спектра 13 и вторым входам перемножителей 8, которые соединены с интеграторами 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На интервале времени, свободном от приема сигналов, в генераторе команд 14 формируется строб автоподстройки (см. фиг. 3).

Генератор команд 14 относится к системе управления предлагаемого устройства и обеспечивает его работоспособность. Например, генератор 14 может быть выполнен следующим образом. Он содержит формирователь строба автоподстройки, например, выполненный на ждущем мультивибраторе, два сдвиговых регистра с параллельными выходами, формирующих импульсы записи (см. фиг. 2) и импульсы считывания, изображенные на фиг. 2, например, выполненный в виде мультивибратора формирователь импульсов выборки (см. фиг. 2). Синхронизация работы осуществляется от синхроимпульсов РЛС. Строб автоподстройки с выхода строба генератора 14 подается на генератор опорного сигнала 15 для формирования опорного сигнала в виде отрезка синусоиды (см. фиг. 3). Этот опорный сигнал в режиме настройки поступает синфазно на вторые входы приемных устройств 1 и сумматор 7. В каждом квадратурном канале автокомпенсатора строб автоподстройки поступает на один из управляющих входов многоканального коммутатора 12, вследствие чего последний переключает управляющий вход балансного модулятора 5 к выходу интегратора 9, тем самым замыкая обратную связь автокомпенсатора. В генераторе 14 формируются на интервале строба автоподстройки импульсы записи (см. фиг. 3), число которых равно числу приемных каналов ФАР. С помощью импульсов записи, которые в режиме настройки поступают последовательно во времени с выходов

импульсов записи генератора 14 на коммутатор 10 и на электронные ключи 2, осуществляется поочередное синхронное с переключением приемных каналов переключение элементов многоканального запоминающего устройства 11. Таким образом, при подключении любого приемного канала 1 к автокомпенсатору через коммутатор записи 10 подключается выход интегратора 9 к соответствующему элементу запоминающего устройства 11, где запоминается управляющее напряжение, при котором происходит подавление опорного сигнала в автокомпенсаторе. Количество элементов запоминающего устройства 11 равно числу приемных каналов. В процессе настройки на один из входов перемножителей 8 поступают сигналы с выхода сумматора 4 системы образования результирующего сигнала, непосредственно и через фазовращатель 6 сдвинутые на 90^о относительно друг друга с помощью фазовращателя 6, а с выхода сумматора 7 поступает на вторые входы перемножителей 8 смесь сигналов опорного и прошедшего балансные модуляторы 5. В результате на выходе перемножителей 8 образуются квадратурные составляющие управляющего напряжения, которые после интегрирования интеграторами 9 воздействуют на балансные модуляторы 5.

Балансные модуляторы 5 амплитуды и фазы сигналов меняют таким образом, что суммарный выходной сигнал с балансных модуляторов 5 становится равным по амплитуде и противоположным по фазе опорному сигналу, поступающему на сумматор автокомпенсатора 7. В процессе настройки на каждом элементе многоканального запоминающего устройства 11 запоминаются квадратурные составляющие напряжения, которые обуславливают подавление опорного сигнала в автокомпенсаторе при подключении соответствующего приемного канала.

Таким образом, в результате автоподстройки устанавливается один и тот же комплексный коэффициент передачи в приемных каналах. Во время приема полезных сигналов вне интервала строба автоподстройки опорный сигнал с генератора опорного сигнала 15 не поступает, многоканальные коммутаторы 12 размыкают обратную связь автокомпенсатора. Коммутаторы записи 10 размыкают также связь между многоканальными запоминающими устройствами 11 и интеграторами 9, и запись напряжения с выхода интеграторов 9 в многоканальные запоминающие устройства 11 прекращается.

В то же время принимаемые ФАР сигналы через приемные устройства 1 поступают на электронные ключи 2. С выходов "импульсов выборки" генератора команд 14 на электронные ключи 2 поступают для взятия выборок импульсы. Период следования импульсов выборки выбирается в соответствии с шириной спектра сигналов, поступающих на электронные ключи 2.

С выходов электронных ключей 2 выборки сигналы поступают на линии задержки 3, с которых затем проходят на сумматор 4.

Время задержки каждой линии задержки 3 отличается от соседней на длительность выборки. Таким образом, на выходе сумматора 4 образуется результирующий сигнал в виде пакета выборок, расположенный последовательно во времени. Длительность выборки выбирается меньше отношения периода повторения выборок к числу приемных каналов, чтобы не было временного перекрытия пакетов. С генератора команд 14 с выходов "импульсов считывания" импульсы (фиг. 3) поступают на многоканальный коммутатор 12 для синхронного с выборками сигналов переключения управляющих напряжений на управляющем входе балансного модулятора 5. Соответствующее каждому приемному каналу управляющее напряжение с элементов многоканального запоминающего устройства 11 поступает через многоканальный коммутатор 12 на управляющий вход балансного модулятора 5. Сигнал в виде пакета выборок с выхода сумматора 4 поступает на балансные модуляторы 5. Под воздействием упомянутого соответствующего управляющего напряжения, поступающего на управляющий вход балансного модулятора 5, устраняется влияние различий амплитудно-фазовых характеристик приемных каналов на выборки сигналов, прошедших через балансные модуляторы 5. Далее сигналы в виде пакета выборок поступают через сумматор автокомпенсатора 7 на анализатор спектра 13, с помощью которого осуществляется известным образом определение угловой координаты цели.

Таким образом, включение на входе анализатора спектра автокомпенсатора и введение в него вышеперечисленных элементов позволяет с помощью одного автокомпенсатора, функционально обеспечивающего подстройку приемных каналов, устранить влияние неидентичности каналов на обработку сигналов ФАР, вследствие чего не требуется применение автокомпенсатора в каждом канале ФАР, что приводит к существенному сокращению объема аппаратуры.