вертолетная радиолокационная станция

Классы МПК:G01S13/04 системы для обнаружения цели
G01S13/90 с использованием устройств синтетической апертуры
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского
Приоритеты:
подача заявки:
1999-12-14
публикация патента:

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к вертолетным радиолокационным станциям с синтезированной апертурой, предназначенным для обнаружения и определения координат объектов, расположенных над поверхностью земли, снегового или ледового покрова, а также для пеленгации источников излучения сложных фазоманипулированных (ФМн) сигналов. Достигаемым техническим результатом является расширение функциональных возможностей станции путем детектирования принимаемых ФМн-сигналов, точной и однозначной пеленгации источников их излучения в двух плоскостях. Станция содержит синхронизатор, передатчики, антенные переключатели, антенны, переключатель сектора обзора, приемники, генератор строб-импульсов, блоки обработки, индикатор, ключи и блок регистрации. 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

Формула изобретения

Вертолетная радиолокационная станция, содержащая последовательно включенные синхронизатор и генератор строб-импульсов, переключатель сектора обзора, индикатор и четыре канала, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора передатчика, антенного переключателя, вход-выход которого соединен с приемно-передающей антенной, а управляющий вход подключен к выходу переключателя сектора обзора, приемника, управляющий вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, и блока обработки, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, с блока обработки сигналы поступают на индикатор, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, при этом приемно-передающие антенны размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, отличающаяся тем, что в нее введены пятая и шестая приемные антенны, два ключа и пятый приемник, причем к выходу пятой приемной антенны последовательно подключены первый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, и пятый приемник, к выходу шестой приемной антенны последовательно подключены второй ключ, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, и пятый приемник, третий и четвертый входы которого соединены с выходом первого и третьего антенных переключателей соответственно, пятая приемная антенна размещена на верхней части фюзеляжа вертолета над втулкой винта, а шестая приемная антенна размещена на нижней части фюзеляжа вертолета, пятый приемник содержит четыре пеленгационных канала, первый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу первого ключа первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, управляющий вход которого соединен с выходом блока поиска, и первого усилителя первой промежуточной частоты, а второй - из последовательно подключенных к выходу второго ключа второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, управляющий вход которого соединен с выходом блока поиска, и второго усилителя первой промежуточной частоты, к второму выходу первого гетеродина последовательно подключены первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, первый узкополосный фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого опорного генератора, и управляющий блок, выход которого соединен с вторым входом первого гетеродина, к выходу первого усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены удвоитель частоты, второй измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, первый пороговый блок, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя первой промежуточной частоты, второй пороговый блок, четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, вторая линия задержки и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, а выход является первым выходом приемника, к выходу второго усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, второй узкополосный фильтр и первый фазометр, второй вход которого через пятый ключ соединен с выходами второго порогового блока и первого узкополосного фильтра, а выход является вторым выходом приемника, управляющие входы блока поиска и первого опорного генератора соединены с выходом первого порогового блока, к выходу четвертого ключа последовательно подключен пятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты, третий пеленгационный канал состоит из последовательно подключенных к первому антенному переключателю третьего смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, третьего усилителя первой промежуточной частоты, третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и третьего узкополосного фильтра, четвертый пеленгационный канал состоит из последовательно подключенных к третьему антенному переключателю четвертого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, четвертого усилителя первой промежуточной частоты, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и четвертого узкополосного фильтра, к выходу которого последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, пятый узкополосный фильтр и второй фазометр, второй вход которого соединен с выходом второго опорного генератора, а выход является третьим выходом приемника, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены третья линия задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра, и третий фазометр, второй вход которого соединен с выходом второго опорного генератора, а выход является четвертым выходом приемника, двигатель кинематически связан c винтом вертолета и вторым опорным генератором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к вертолетным радиолокационным станциям с синтезированной апертурой, предназначенным для обнаружения и определения координат объектов, расположенных под поверхностью земли, снегового или ледового покрова, а также для пеленгации источников излучения сложных фазоманипулированных (ФМн) сигналов (радиодатчиков).

Известны вертолетные радиолокационные станции (авт. свид. NN 1109700, 1810859; G 01 S 13/04; патенты США NN 3550130, 3778835, G 01 S 3/52; патенты Франции NN 2060261, 1502412, G 01 S 3/52; Грибанов А.С. Радиоэлектронные средства наблюдения, размещаемые на вертолетах. "Зарубежная радиоэлектроника", 1991, N 12, с. 15...33 и другие).

Из известных станций наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является "Вертолетная радиолокационная станция" (авт. свид. N 1810859, G 01 S 13/04, 1991), которая и выбрана в качестве прототипа.

Устройство указанной вертолетной радиолокационной станции с синтезированной апертурой позволяет обнаружить и определить координаты объектов, расположенных под подстилающей поверхностью земли, снегового или ледового покровов с высокой угловой разрешающей способностью. При этом одновременно по цвету изображения можно судить о глубине расположения объектов под поверхностью.

Однако базовая станция не обеспечивает возможности для точного и однозначного определения координат источников излучения сложных ФМн-сигналов (радиодатчиков).

Решение данной задачи требует высокоточной координатометрии, что применительно к вертолету имеет свои особенности. Наличие вращающегося винта может быть использовано как положительный фактор для определения направления на источник излучения сложных ФМн-сигналов (радиодатчиков) с помощью пеленгационного устройства, антенны которого расположены на концах двух противоположных лопастей несущего винта. Определив направление на источник излучения ФМн-сигналов в двух плоскостях, и зная высоту полета вертолета, можно точно и однозначно определить его местоположение.

В качестве источников излучения ФМн-сигналов могут быть радиодатчики угнанных транспортных средств, чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и экологического происхождения.

К чрезвычайным ситуациям техногенного характера относятся:

- транспортные аварии (катастрофы);

- пожары, взрывы;

- аварии с выбросом радиоактивных веществ;

- аварии с выбросом сильнодействующих ядовитых веществ;

- аварии с выбросом биологически опасных веществ;

- аварии на электроэнергетических системах;

- аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения;

- аварии на очистных сооружениях;

- гидродинамические аварии (прорывы плотин, дамб, шлюзов).

К чрезвычайным ситуациям природного характера относятся:

- геофизически опасные явления (землетрясения, извержения вулканов);

- геологически опасные явления (оползни, сели, лавины, обвалы, пыльные бури);

- метеорологические опасные явления (ураганы, смерчи, ливни, цунами);

- инфекционная заболеваемость людей и животных;

- поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.

К чрезвычайным ситуациям экологического характера относятся:

- ситуации, связанные с изменениями состава суши (почв, недр, ландшафтов);

- ситуации, связанные с изменением состава и свойств атмосферы (воздушной среды);

- ситуации, связанные с изменением состава и свойств гидросферы (водной среды);

- ситуации, связанные с изменением состава биосферы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей станции путем детектирования принимаемых ФМн-сигналов, точной и однозначной пеленгации источников их излучения в двух плоскостях.

Поставленная цель достигается тем, что вертолетную радиолокационную станцию, содержащую последовательно включенные синхронизатор и генератор строб-импульсов, переключатель сектора обзора, индикатор и четыре канала, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора передатчика, антенного переключателя, вход-выход которого соединен с приемно-передающей антенной, а управляющий вход подключен к выходу переключателя сектора обзора, приемника, управляющий вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, блока обработки, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора, и индикатора, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора, введены пятая и шестая приемные антенны, два ключа, пятый приемник и блок регистрации, причем к выходу пятой (шестой) приемной антенны последовательно подключены первый (второй) ключ, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, пятый приемник, третий и четвертый входы которого соединены с выходом первого и третьего антенных переключателей соответственно, и блок регистрации, пятая приемная антенна размещена над втулкой винта вертолета на его верхней части фюзеляжа, а шестая приемная антенна размещена на нижней части (фюзеляжа вертолета.

Структурная схема вертолетной радиолокационной станции представлена на фиг. 1. Взаимное расположение антенн на вертолете и радиодатчик (РД) показано на фиг. 2. Значения угловой разрешающей способности вертолетной радиолокационной станции при различных длинах волн на разных глубинах приведены на фиг. 3. Структурная схема пятого приемника представлена на фиг. 4. Принцип пеленгации источника излучения сложных ФМн-сигналов в двух плоскостях показан на фиг. 5. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных (зеркальных и комбинационных) каналов приема, изображена на фиг. 6. Принцип детектирования ФМн-сигналов методом относительной фазовой манипуляции показан на фиг. 7. Структурная схема радиодатчика паводка (селя) представлена на фиг. 8.

Вертолетная радиолокационная станция содержит последовательно включенные синхронизатор 1 и генератор 7 строб-импульсов, переключатель 5 сектора обзора, индикатор 9 и четыре канала, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора 1 передатчика 2.1 (2.2-2.4), антенного переключателя 3.1 (3.2-3.4), вход-выход которого соединен с приемно-передающей антенной 4.1 (4.2-4.4), управляющий вход подключен к выходу переключателя 5 сектора обзора, приемника 6.1 (6.2-6.4), управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7 строб-импульсов, и блока 8.1 (8.2-8.4) обработки, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, а выход подключен к индикатору 9, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1. К выходу пятой 4.5 приемной антенны последовательно подключены первый ключ 10.1, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя 5 сектора обзора, пятый приемник 6.5 и блок 11 регистрации. Выход шестой 4.6 приемной антенны через второй ключ 10.2, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя 5 сектора обзора, подключен к второму входу пятого приемника 6.5, третий и четвертый входы которого соединены с выходами первого 3.1 и третьего 3.3 антенных переключателей соответственно, а второй, третий и четвертый выходы подключены к соответствующим входам блока 11 регистрации.

Приемно-передающие антенны 4.1-4.4 размещены на конце лопастей винта вертолета, приемная антенна 4.5 размещена над втулкой винта вертолета на его верхней части, а приемная антенна 4.6 размещена на нижней части фюзеляжа вертолета.

Приемник 6.5 содержит четыре пеленгационных канала, первый (второй) из которых состоит из последовательно подключенных к выходу первого 10.1 (второго 10.2) ключа первого 12 (второго 13) смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого 16 (второго 17) гетеродина, второй вход которого соединен с выходом блока 18 поиска и первого 19 (второго 20) усилителя первой промежуточной частоты. Ко второму выходу первого гетеродина 16 последовательно подключены первый перемножитель 23, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина 17. первый узкополосный фильтр 24, первый фазовый детектор 26, второй вход которого соединен с выходом первого опорного генератора 25, и управляющий блок 27, выход которого соединен со вторым входом первого гетеродина 16. К выходу первого усилителя 19 первой промежуточной частоты подключен селектор 28, состоящий из последовательно подключенных к выходу усилителя 19 первой промежуточной частоты удвоителя частоты 29, первого измерителя 30 ширины спектра, блока 32 сравнения, второй вход которого через второй измеритель 31 ширины спектра соединен с выходом усилителя 19 первой промежуточной частоты, первого порогового блока 33, второй вход которого через первую линию задержки 34 соединен с его выходом, и третьего ключа 35, второй вход которого соединен с выходом усилителя 19 первой промежуточной частоты, коррелятор 36, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 20 первой промежуточной частоты, второй пороговый блок 37, пятый ключ 44, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 24, и первый фазометр 45, выход которого является вторым II выходом приемника. К выходу усилителя 20 первой промежуточной частоты последовательно подключены второй перемножитель 38, второй вход которого соединен с выходом ключа 35, и второй узкополосный фильтр 39, выход которого соединен со вторым входом фазометра 45. К выходу ключа 35 последовательно подключены четвертый ключ 40, второй вход которого соединен с вых. порог. блока 37, вторая линия задержки 42 и второй фазовый детектор 43, второй вход которого соединен с выходом ключа 40, а выход является первым выходом приемника. К выходу ключа 40 последовательно подключены пятый смеситель 47, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 46, и усилитель 48 второй промежуточной частоты.

Третий (четвертый) пеленгационный канал состоит из последовательно подключенных к первому 3.1 (третьему 3.3) антенному переключателю третьего 14 (четвертого 15) смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 16, третьего 21 (четвертого 22) усилителя первой промежуточной частоты, третьего 49 (четвертого 50) перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя 48 второй промежуточной частоты, и третий 51 (четвертый 52) узкополосный фильтр. К третьему узкополосному фильтру 51 последовательно подключены пятый перемножитель 53, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 52, пятый узкополосный фильтр 54 и второй фазометр 57, второй вход которого соединен с выходом второго опорного генератора 59, а выход является третьим III выходом приемника. К выходу узкополосного фильтра 52 последовательно подключены третья линия задержки 55, третий фазовый детектор 56, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 52, и третий фазометр 58, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 59, а выход является четвертым выходом приемника. Двигатель 60 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 59.

Вертолетная радиолокационная станция с синтезированной апертурой обеспечивает обнаружение и определение координат объектов, расположенных под поверхностью земли, снегового или ледового покрова. В результате на четырехцветном индикаторе 9 можно наблюдать послойное изображение подповерхностной структуры и расположенные в этой структуре объекты с высокой угловой разрешающей способностью. Причем цвет изображения объектов определяется их глубиной, которая увеличивается с увеличением длины рабочей волны (фиг. 3).

Использование вертолетной радиолокационной станции с синтезированной апертурой с антеннами, расположенными на концах вращающихся лопастей несущего винта и работающих на разных частотах, позволяет получить результаты, недостижимые в обычных вертолетных радиолокационных станциях с синтезированной апертурой с одной антенной, расположенной на конце вращающейся лопасти при работе на одной частоте.

Пеленгация источников излучения сложных ФМн-сигналов (радиодатчиков) в вертикальной (угломестной) плоскости осуществляется фазовым методом, при котором разность фаз вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641 сигналов, принимаемых антеннами 4.5 и 4.6, определяется выражением (фиг. 5)

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где d - расстояние между приемными антеннами 4.5 и 4.6 (измерительная база);

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - длина волны;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - угол прихода радиоволн (угол места).

Однако фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864. Действительно, согласно приведенному выражению фазовая система тем чувствительнее к изменению угла вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, чем больше относительный размер базы d/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 . Но с ростом d/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641 превосходит значение 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, то есть наступает неоднозначность отсчета. Неоднозначность пеленгации источника излучения ФМн-сигналов фазовым методом в вертикальной (угломестной) плоскости устраняется корреляционной обработкой канальных ФМн-сигналов на первой промежуточной частоте. Причем максимум корреляционной функции R(вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738640) соответствует зоне однозначности, то есть области, где разность фаз вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641 изменяется на величину, меньшую 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864.

Пеленгация источников излучения ФМн-сигналов в горизонтальной (азимутальной) плоскости осуществляется дифференциально-фазовым методом с использованием обусловленной эффектом Доплера фазовой модуляции, возникающей при круговом вращении приемно-передающих антенн 4.1 и 4.3 вокруг приемной антенны 4.5. При этом фаза огибающей модуляции сигналов зависит от направления на источник излучения. Так как антенны 4.1 и 4.3 то приближаются к источнику, то удаляются от него, возникает эффект Доплера, вызывающий пространственно-фазовую модуляцию принимаемых ФМн-сигналов. Фаза сигналов подвижных антенн 4.1 и 4.3 будет отличаться от фазы сигнала неподвижной антенны 4.5 на величину (фиг. 5)

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где S = Rcos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864F-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864) - разность хода радиоволн от антенны 4.1 (4.3) до антенны 4.5;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 = 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864F - скорость вращения антенн 4.1 и 4.3 вокруг антенны 4.5 (скорость вращения винта вертолета);

R - радиус окружности, на которой расположены антенны 4.1 и 4.3;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - пеленг на источник излучения ФМн-сигналов.

Неоднозначность пеленгации источников излучения ФМн-сигналов дифференциально-фазовым методом в горизонтальной (азимутальной) плоскости устраняется автокорреляционной обработкой канальных ФМн-сигналов.

Устранение неоднозначности пеленгации источников излучения ФМн-сигналов в двух плоскостях обеспечивается дополнительно, кроме того, последовательным посекторным просмотром поверхности Земли, над которой пролетает вертолет.

Местоположение источников излучения ФМн-сигналов (радиодатчиков) осуществляется с использованием измеренных значения угла места вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, азимута вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 и высоты полета вертолета.

Определение типа источника излучения ФМн-сигналов (радиодатчик стихийного или экологического бедствия, радиодатчик паводка или селя, радиодатчик угнанного транспортного средства, радиобуй судна или самолета, потерпевшего аварию и т.д.) осуществляется по модулирующему коду M(t), который выделяется из принимаемого ФМн-сигнала путем его детектирования методом относительной фазовой манипуляции (фиг. 7).

Вертолетная радиолокационная станция работает следующим образом.

Вырабатываемые в синхронизаторе 1 импульсы запускают четыре передатчика 2.1-2.4 и управляют четырьмя блоками обработки сигналов 8.1-8.4. Импульс синхронизатора 1 также управляет работой генератора 7 строб-импульсов и цветного индикатора 9. Генератор 7 вырабатывает импульс, положение которого во времени и длительность определяют положение и протяженность наблюдаемого элемента земной поверхности по дальности. Этот импульс и подается на блоки обработки.

Каждый передатчик работает на своей длине волны, которая определяет глубину проникновения электромагнитного излучения под подстилающую поверхность. Зондирующие импульсы с передатчиков 2.1-2.4 поступают на свои антенны 4.1-4.4, каждая из которых расположена на конце лопасти несущего винта вертолета (фиг. 2). Каждая антенна, расположенная на конце вращающейся лопасти, подключается к своему передатчику и приемнику только в момент прохождения определенного заранее установленного сектора обзора. Это осуществляется с помощью переключателя 5 сектора обзора, который представляет собой электрический контакт, выполненный в виде четырех щеток, расположенных под соответствующими лопастями, перемещающихся в процессе вращения по неподвижному токопроводящему сегменту, который, в свою очередь, может устанавливаться в фиксированном положении вокруг оси винта. Каждый передатчик и приемник подключаются к антенне только в период прохождения соответствующей щетки по сегменту. Положение сегмента определяет положение сектора обзора в пространстве. С антенн 4.1-4.4 сигналы излучаются в направлении подстилающей поверхности. Отраженные от целей сигналы принимаются антеннами 4.1-4.4 и через антенные переключатели 3.1-3.4 подаются на приемники 6.1-6.4, а затем на блоки обработки 8.1-8.4, в которых осуществляется обработка принятых сигналов по алгоритму синтезированной апертуры. В этих же блоках учитывается эффект изменения дальности от антенны до цели, вызванный перемещением антенны по окружности в процессе синтезирования, В блоках 8.1-8.4 обрабатываются сигналы, принятые только с определенного участка дальности, положение и протяженность которого определяется стробирующим импульсом, подаваемым с генератора 7 строб-импульсов. С блоков обработки 8.1-8.4 сигналы поступают на индикатор 9 с цветным изображением, причем, сигналы с каждого блока обработки соответствуют изображению в определенном цвете.

При возникновении чрезвычайных ситуаций автоматически включаются соответствующие радиодатчики. При аварии самолетов, вертолетов и судов автоматически включаются соответствующие радиобуи. При несанкционированном использовании транспортных средств также включаются соответствующие радиодатчики. Указанные радиодатчики и радиобуи излучают ФМн-сигналы в определенном диапазоне на разных частотах, отличных от частот передатчиков 2.1-2.4. Принимаемые ФМн-сигналы:

u1(t) = U1cos[2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864(fcвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f)t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864k(t)+вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641],

u2(t) = U2cos[2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864(fcвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f)t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864k(t)+вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738642],

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где U1вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 U4,fc,вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641,вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738642,Tc - амплитуды, несущая частота, начальные фазы и длительность сигналов;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - нестабильность несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864k = {0,вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг. 7,а), причем вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864k = const при kвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u<t<(k+1)вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u и может изменяться скачком при t = kвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864и, то есть на границах между элементарными посылками {k = 1, 2, ... N-]);

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u,N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc(Tc= Nвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u)

с выходов приемных антенн 4.5, 4.6, 4.1 и 4.3 поступают через ключи 10.1 и 10.2 и антенные переключатели 3.1 и 3.3 соответственно на первые входы смесителей 12-15, на вторые которых подаются напряжения гетеродинов 16 и 17:

uг1(t) = Uг1cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fг1t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t2+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г1),

uг2(t) = Uг2cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fг2t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t2+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г2), 0вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864tвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864TП,

где Uг1, Uг2, fг1, fг2, вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г1, вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г2 - амплитуды, частоты, начальные фазы напряжений гетеродинов;

причем частоты fГ1 fГ2 гетеродинов 16 и 17 разнесены на удвоенное значение первой промежуточной частоты (фиг. 6)

fГ2 - fГ1 = 2fПР1

и выбраны симметричными относительно частоты fс принимаемого сигнала

fс - fГ1 = fГ2 - fс = fПР1.

Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных (зеркальных и комбинационных) каналов приема, но одновременно создает благоприятные условия для их подавления корреляционной обработкой канальных напряжений.

Знаки "+" и "-" перед величиной вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 соответствуют диаметрально противоположным положениям антенн 4.1 и 4.3 на концах двух противоположных лопастей несущего винта вертолета.

Просмотр заданного частотного диапазона Df, в котором находятся частоты радиодатчиков и радиобуев, осуществляется с помощью блока 18 поиска, который периодически с периодом Tп по пилообразному закону перестраивает частоты fг1 и fг2 гетеродинов 16 и 17 вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

На выходах смесителей 12-15 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 19-22 выделяются напряжения только первой промежуточной частоты:

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

K1 - коэффициент передачи смесителей;

fпр1 = fс - fг1 = fг2 - fс - первая промежуточная частота;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - скорость перестройки гетеродинов 16 и 17 (скорость просмотра заданного частотного диапазона);

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864пр1 = вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641- вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г1; вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864пр2 = вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738642- вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г2.

Эти напряжения представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛЧМ).

Напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 19 первой промежуточной частоты поступает на вход селектора 28, состоящего из удвоителя частоты 29, измерителей ширины спектра 30 и 31, блока 32 сравнения, порогового блока 33, линии задержки 34 и ключа 35.

На выходе удвоителя частоты 29 образуется напряжение

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра ФМн-сигнала определяется длительностью вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u его элементарных посылок вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 тогда как ширина спектра гармонического колебания определяется длительностью сигнала вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 Так как в блоке сравнения 32 сравниваются значения ширины спектра ФМн-сигнала первой промежуточной частоты и его второй гармоники, то принудительная линейная частотная модуляция не вносит существенных изменений в указанные соотношения.

Ширина спектра вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1 напряжения uпр1(t) измеряется с помощью измерителя 31 ширины спектра, а ширина спектра вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1 напряжения uпр2(t) измеряется с помощью измерителя 3 ширины спектра. При удвоении частоты (фазы) ФМн-сигнала ширина его спектра "свертывается" в N раз (N = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f2). Это обстоятельство и позволяет обнаружить ФМн-сигнал и отселектировать его от других сигналов и помех.

Напряжения U11 и U22, пропорциональные вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1 и вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f2, с выходов измерителей 31 и 30 ширины спектра поступают на два входа блока 32 сравнения. Так как U11 >> U22, то на выходе блока 32 сравнения формируется напряжение, которое превышает пороговое напряжение Uпор1 в пороговом блоке 33. При превышении порогового напряжения пор1, а это происходит только при обнаружении ФМн-сигнала, в пороговом блоке 33 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 35 и открывает его. В исходном состоянии ключи 35, 40 и 44 всегда закрыты. Постоянное напряжение с выхода порогового блока 33 одновременно через линию задержки 34 поступает на управляющий вход порогового блока 33, а также на управляющие входы блока 18 поиска и опорного генератора 25 При этом блок 18 поиска выключается, а опорный генератор 25 включается на время анализа обнаруженного ФМн-сигнала и пеленгации источника его излучения, которое определяется временем задержки вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з1 линии задержки 34.

При прекращении перестройки гетеродинов 16 и 17 усилителями 19-22 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

Со вторых входов гетеродинов 16 и 17 напряжения uг1(t) и uг2(t) подаются на два входа перемножителя 23, на выходе которого образуется напряжение

uг(t) = Uгcos(4вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fпр1t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г),

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

K2 - коэффициент передачи перемножителя;

fг2 - fг1 = 2fпр1;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г2-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г1.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 24.

Для поддержания симметричности частот fг2 и fг1 гетеродинов 16 и 17 относительно несущей частоты fс обнаруженного ФМн-сигнала используется система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состоящая из опорного генератора 25, фазового детектора 26, узкополосного фильтра 24 и управляющего блока 27. При этом опорное напряжение

u01(t) = U01cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f01t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 217386401),

где U01,f01,вертолетная радиолокационная станция, патент № 217386401 - амплитуда, частота и начальная фаза опорного напряжения;

f01 = 2fпр1,

с выхода опорного генератора 25 поступает на первый вход фазового детектора 26, на второй вход которого подается гармоническое напряжение Uг(t) с выхода узкополосного фильтра. Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте и фазе, то на выходе фазового детектора 26 образуется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения удвоенного значения первой промежуточной частоты 2fпр1 от частоты f01 опорного генератора 25. Управляющее напряжение через управляющий блок 27 воздействует на частоту fг1 гетеродина 16, изменяя (подстраивая) ее так, чтобы выполнялось следующее равенство и симметричность

fг2 - fг1 = 2fпр1 = f01,

fс - fг1 = fг2 - fс = fпр1.

Следовательно, указанные равенство и симметричность частот гетеродинов 16 и 17 контролируется системой ФАПЧ по частоте 01 опорного генератора 25, которая выбирается равной удвоенному значению первой промежуточной частоты (2fпр1 = f01). Причем удвоенное значение первой промежуточной частоты 2fпр1 всегда остается фиксированной, а значение первой промежуточной частоты fпр1 может изменяться в сравнительно больших пределах.

Напряжения Uпр5(t) и Uпр6(t) с выходов усилителей 19 и 20 первой промежуточной частоты через ключ 35 и непосредственно поступают на два входа перемножителя 38, на выходе которого образуется гармоническое колебание

u6(t) = U0cos(4вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fпр1t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641),

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

2fпр1 = fг2 - fг1;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г2- вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г1;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - фазовый сдвиг, определяющий направление на радиодатчик в вертикальной (угломестной) плоскости;

которое выделяется узкополосным фильтром 39 и поступает на первый вход фазометра 45.

Напряжение Uпр5(t) и Uпр6(t) одновременно поступают на два входа коррелятора 36. Получаемая на выходе коррелятора 36 взаимно корреляционная функция R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864) имеет максимум при значении

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где t1, t2 - время прохождения сигналом расстояния от радиодатчика (РД) до приемных антенн 4.5 и 4.6 соответственно;

c - скорость распространения радиоволн.

При этом пороговый уровень Uпор2 в пороговом блоке 37 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738640) и не превышается при значениях вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, соответствующих боковым лепесткам корреляционной функции R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864). Корреляционная функция сложных ФМн-сигналов имеет замечательное свойство: сравнительно высокий уровень главного лепестка и относительно низкий уровень боковых лепестков. Причем высокий уровень главного лепестка, то есть максимум корреляционной функции R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738640) соответствует зоне однозначности, то есть области, где разность фаз вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641 изменяется на величину, меньшую 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864. При этом пороговое напряжение Uпор2 в пороговом блоке 37 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738640) и не превышается при значениях вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, соответствующих боковым лепесткам корреляционной функции R1(вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864). При превышении порогового уровня Uпор2 в пороговом блоке 37 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 40 и 44 и открывают их. При этом гармоническое напряжение Uг(t) с выхода узкополосного фильтра 24 через открытый ключ 44 поступает на второй вход фазометра 45, где измеряется фазовый сдвиг вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641. Измеренный фазовый сдвиг вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 21738641 поступает в блок регистрации 11.

Ширина спектра вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1 принимаемых антеннами 4.5 и 4.6 ФМн-сигналов, как уже отмечалось, определяется длительностью вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u их элементарных посылок вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 Тогда как ширина спектра вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f2 гармонического колебания U6(t) определяется длительностью Tс сигналов вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 Следовательно, при перемножении ФМн-сигналов на первой промежуточной частоте Uпр5(t) и Uпр6(t) их спектр "сворачивается" в N раз (вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f1/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f2 = N) и переносится на удвоенное значение первой промежуточной частоты, равное разности частот fг2 и fг1 гетеродинов 16 и 17 (2fпр1 = fг2 - fг1). Это обстоятельство дает возможность выделить гармоническое колебание U6(t) с помощью узкополосного фильтра 39, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, и повысив тем самым реальную чувствительность бортового приемника 6.5 при пеленгации радиодатчиков в вертикальной (угломестной) плоскости.

Кроме того, фазовые измерения осуществляются на стабильной частоте, равной удвоенному значению первой промежуточной частоты 2fпр1 = fг2 - fг1, нестабильность вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f несущей частоты fс, частот fг2 и fг1 гетеродинов 16 и 17, а также фазовая манипуляция не оказывают влияние на результаты фазовых измерений. Для поддержания стабильности частоты 2fпр1 = f01 используется система ФАПЧ.

Следовательно, бортовой приемник 6.5 инвариантен к виду манипуляции принимаемых сложных сигналов и нестабильности их несущей частоты. Он обеспечивает точную и однозначную пеленгацию источника излучения ФМн-сигналов (радиодатчика) в вертикальной (угломестной) плоскости.

Напряжение Uпр5(t) с выхода усилителя 19 первой промежуточной частоты через открытые ключи 35 и 40 поступают на два входа фазового детектора 43, причем на один из них через линию задержки 42, время задержки вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з2 которой выбирается равной длительности вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u элементарной посылки (вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з2 = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864u) (фиг. 7, в). Для выделения модулирующего кода M(t) (фиг. 7,а) из принимаемого ФМн-сигнала Uпр5(t) на первой промежуточной частоте используется метод относительной фазовой манипуляции, при котором для каждой последующей элементарной посылки опорным напряжением служит предыдущая посылка. Фазы предыдущей и последующей посылок сравниваются в фазовом детекторе 43. В результате детектирования принимаемого сигнала ФМн-сигнала на первой промежуточной частоте Uпр5(t) (фиг. 7,в) на выходе автокоррелятора, состоящего из линии задержки 42 и фазового детектора 43, образуется аналог M"(t) (фиг. 7,г) модулирующего кода M(t) (фиг. 7,а), который фиксируется блоком 11 регистрации. При этом каждой радиодатчик, срабатывающий при возникновении чрезвычайной ситуации того или иного характера, имеет свой персональный модулирующий код, который состоит из адресной и информационной части. Адресная часть состоит из n элементарных посылок и используется для передачи сведений, например, о характере чрезвычайной ситуации и ее географических координатах, которые затем уточняются и сопоставляются путем пеленгации с борта вертолета и т.д. Информационная часть состоит из m элементарных посылок (m = N-n) и используется для передачи, например, уровня паводка (селя), уровня радиоактивности и т.п.

Напряжение Uпр5(t) с выхода усилителя 19 первой промежуточной частоты через открытые ключи 35 и 40 одновременно поступает на первый вход смесителя 47, на второй вход которого подается напряжение третьего гетеродина 46.

uг3(t) = Uг3cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fг3t+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г3),

где Uг3,fг3,вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г3 - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина 46.

На выходе смесителя 47 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 48 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

fпр2 = fпр1 - fг3 - вторая промежуточная частота;

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864пр9 = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864пр1- вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864г3,

которое подается на вторые входы перемножителей 49 и 50, на первые входы которых поступают напряжения Uпр7(t) и Uпр8(t) с выходов усилителей 21 и 22 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 49 и 50 образуются фазомодулированные колебания.

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

которые выделяются узкополосными фильтрами 51, 52 и поступают на два входа перемножителя 53.

Следовательно, при перемножении напряжений Uпр7(t) и Uпр8(t) с напряжением Uпр9(t) спектр входных ФМн-сигналов "свертывается" в N раз и переносится на стабильную частоту fг3 третьего гетеродина 46. Это обстоятельство обеспечивает возможность для выделения полученных ФМн колебаний Uпр7(t) и Uпр8(t) с помощью узкополосных фильтров 51 и 52, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, повысив тем самым реальную чувствительность бортового приемника 6.5 при пеленговании радиодатчиков в горизонтальной (азимутальной) плоскости.

Кроме того, за счет указанной операции освобождаются от нестабильности вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864f несущей частоты принимаемые антеннами 4.1 и 4.3 ФМн-сигналы. Полезная информация о пеленге вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 на радиодатчик содержится в ФМн колебаниях u7(t) и u8(t). Причем величина

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы вращающихся приемных антенн 4.1 и 4.3 относительно антенны 4.5. Пеленгатор тем чувствительнее к изменению угла вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, чем больше относительный размер измерительной базы R/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864. Однако с ростом R/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 уменьшается значение угловой координаты вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, при котором разность фаз превосходит значение 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, то есть наступает неоднозначность отсчета.

Следовательно, при вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 наступает неоднозначность отсчета угла вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения R/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения R/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 часто не удается из-за конструктивных соображений.

Для повышения точности пеленгации радиодатчиков в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны 4.1 и 4.3 располагаются на концах двух противоположных лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн 4.1 и 4.3, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, которая идентична фазовой модуляции, получаемой с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R1 которого в два раза больше (R1 = 2R).

Действительно, на выходе перемножителя 53 образуется гармоническое напряжение

u9(t) = U9cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Ft-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864), 0вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864tвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Tc,

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

с индексом фазовой модуляции вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, которое выделяется узкополосным фильтром 54 и поступает на первый вход фазометра 57, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 59

u02(t) = U02cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Ft+вертолетная радиолокационная станция, патент № 217386402).

Фазометр 57 обеспечивает точное измерение пеленга вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 на радиодатчик. Измеренное значение пеленга вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 фиксируется блоком 11 регистрации.

Для устранения неоднозначности отсчета угла вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864.

Решить эту задачу можно применением дифференциально-фазового пеленгатора, в котором измеряется разность фаз между напряжениями

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

снимаемых с двух синхронно вращающихся с угловой скоростью вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 = 2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864F антенн 4.3 и 4.3" (4.1 и 4.1"), сдвинутых между собой на угол вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 (фиг. 5). Индекс фазовой модуляции в этом случае определяется выражением

вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 - расстояние между антеннами 4.1 и 4.1".

При d1 < R индекс фазовой модуляции вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864m2 оказывается меньше, чем у пеленгатора с одной вращающейся антенной и такой же базой вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

Однако, при таком расположении антенн не устраняется паразитная фазовая модуляция, обусловленная непостоянством фазы принимаемого сигнала в течение интервала времени вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з3.

Уменьшения индекса фазовой модуляции можно достигнуть и с одной вращающейся антенной 4.3 (4.1). При этом вместо напряжения u8вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864(t) необходимо использовать напряжение u8(t), задержанное на время вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з3, эквивалентное сдвигу второй антенны 4.3" (4.1") на угол вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 = вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з3.

В предлагаемой станции напряжение u8(t) с выхода узкополосного фильтра 52 поступает на автокоррелятор, состоящий из линии задержки 55 (вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з3) и фазового детектора 56. Это эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 На выходе автокоррелятора образуется напряжение

u10(t) = U10cos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Ft-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864), 0вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864tвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Tc,

где вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864

с индексом фазовой модуляции вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 которое поступает на первый вход фазометра 58, на второй вход которого подается напряжение u02(t) с выхода опорного генератора 59. Фазометр 58 обеспечивает однозначное измерение пеленга вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 на источник излучения. По существу. Фазометры 57 и 58 представляют собой две шкалы измерений. Фазометр 57 представляет точную, но неоднозначную шкалу измерений, а фазометр 58 - грубую, но однозначную шкалу измерений.

Следовательно, за время анализа (вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864з1) приемник 6.5 обеспечивает детектирование обнаруженного ФМн-сигнала и пеленгацию источника его излучения в двух плоскостях. По истечении этого времени постоянное напряжение с выхода линии задержки 34 поступает на управляющий вход порогового блока 33 и возвращает его в исходное состояние. При этом ключ 35 также возвращается в исходное состояние, то есть закрывается, опорный генератор 25 выключается, а блок 18 поиска включается. С этого момента времени процесс поиска ФМн-сигналов в заданном диапазоне частот Df путем перестройки гетеродинов 16 и 17 продолжается.

При обнаружении следующего ФМн-еигнала работа приемника 6.5 и радиолокационной станции в целом осуществляется аналогичным образом.

Описанная выше работа бортового приемника соответствует случаю приема ФМн-сигналов по основному каналу на частоте fс (фиг. 6).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте fз1, то в смесителях 12и 13 он преобразуется в напряжения следующих частот

f11 = fг1+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t-fз1 = fпр1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t,

f12 = fг2+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t-fз1 = 3fпр1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t,

где первый индекс означает канал, по которому принимается сигнал, а второй - номер гетеродина, участвующего в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала.

Однако только напряжение с частотой f11 попадает в полосу пропускания вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fп усилителя 19 первой промежуточной частоты. Если это помеха, то она отфильтровывается селектором 28. Если указанное напряжение образовано ложным ФМн-сигналом, то оно выделяется селектором и поступает на первый вход коррелятора 36. Напряжение на выходе усилителя 20 первой промежуточной частоты в этом случае отсутствует. Следовательно, на второй вход коррелятора 36 напряжение не поступает, выходное напряжение коррелятора 36 равно нулю, ключи 40 и 44 не открываются и ложный сигнал (помеха), принимаемой по первому зеркальному каналу на частоте fз1, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте fз2, то в смесителях 12 и 13 он преобразуется в напряжение следующих частот

а21 = аз2г1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t = 3fпр1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t,

f22 = fз2-fг2-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t = fпр1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t.

Однако только напряжение с частотой f22 попадает в полосу пропускания вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fп усилителя 20 первой промежуточной частоты, а затем поступает на второй вход коррелятора 36. Напряжение на выходе усилителя 19 первой промежуточной частоты в этом случае отсутствует. Выходное напряжение коррелятора 36 также равно нулю, ключи 40 и 44 не открываются и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте fз2, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте fк1 или по второму комбинационному каналу на частоте fк2 или по любому другому комбинационному каналу.

Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому и по второму зеркальным каналам на частотах fз1 и fз2, то напряжения образуются на выходах усилителей 10 и 20 первой промежуточной частоты. Эти напряжения подаются на два входа коррелятора 36. Однако ключи 40 и 44 не открываются. Это объясняется тем, что канальные напряжения образуются разными ложными сигналами (помехами), принимаемыми на разных частотах fз1 и fз2. Поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 36 не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня Uпор3 в пороговом блоке 37, ключи 40 и 44 не открываются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому и второму зеркальным каналам на частотах fз1 и fз2, подавляются.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по первому и второму комбинационным каналам на частотах fк1 и fк2 или по двум другим дополнительным каналам.

Если полезный ФМн-сигнал принимается по основному каналу на частоте fс, то в смесителях 12 и 13 он преобразуется в напряжения следующих частот

fc1 = fc-fг1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t = fпр1-вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t,

fc1 = fг2+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t-fc = fпр1+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864t.

Канальные напряжения в усилителях 19 и 20 первой промежуточной частоты в этом случае образуются одним и тем же ФМн-сигналом, принимаемым на частоте fс. Между канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 36 достигает максимального значения и превышает пороговый уровень Uпор3 в пороговом блоке 37. При превышении порогового уровня Uпор3 в пороговом блоке 37 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 40, 44 и открывает их.

В качестве примера на фиг. 8 приведена структурная схема радиодатчика паводка (селя), где введены следующие обозначения: 61 - источник питания; 62-64 - датчики уровня, 65-67 - чувствительные элементы, 68-70 - реле, 71 - мультивибратор, 72 - реле мультивибратора, 73 - передатчик, 74 - задающий генератор, 75 - генератор модулирующего тока, 76 - телеграфный ключ, 77 - фазовый манипулятор, 78 - усилитель мощности, 79 - передающая антенна.

Принцип оповещения о паводке (селе) основан на использовании сложного ФМн-сигнала, который излучается датчиком 73, принимается, обрабатывается, детектируется и пеленгуется бортовым приемником 6.5, При этом радиодатчики устанавливаются в паводкоопасных (селеопасных) регионах, а приемник 6.5 - на борту вертолета.

Радиодатчик паводка (селя) работает следующим образом.

При заполнении чувствительного элемента 65 датчика 62 уровня воды цепь реле 68 замыкается на землю, реле 68 срабатывает и замыкает контакты 68.1, через которые напряжение питания подается на мультивибратор 71 и передатчик 73. При этом мультивибратор 71 работает в несимметричном режиме. Контакты 72.1 реле 72 мультивибратора 71 периодически, например, через 10 секунд замыкает цепь телеграфного ключа 76 передатчика 73, который и посылает в эфир радиосигналы через тот же интервал времени.

После включения передатчика 73 высокочастотное колебание

U1(t) = Uccos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fct+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864c), 0вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864tвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Tc,

с выхода задающего генератора 74 через телеграфный ключ 76 поступает на первый вход фазового манипулятора 77, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 75 модулирующего кода. В результате фазовой манипуляции на выходе фазового манипулятора 77 образуется ФМн-сигнал

U2(t) = Uccos(2вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864fct+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864k(t)+вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864c), 0вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864tвертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864Tc,

которое после усиления в усилителе 78 мощности излучается передающей антенной 79 в эфир.

При дальнейшем подъеме воды в створе и заполнении чувствительного элемента 66 датчика 63 уровня срабатывает реле 69, его контакты 69.1 замыкаются и включают в схему мультивибратора 71 резистор R4. Включение резистора R4 в схему мультивибратора 71 переводит его работу в симметричный режим, реле 72 мультивибратора 71 срабатывает через равные промежутки времени, например, через 1 секунду, и его контакты 72.1 замыкают цепь телеграфного ключа 76 через тот же интервал времени (Tп = Tс).

При достижении уровня паводка (селя) третьего значения затапливается чувствительный элемент 67 датчика 64 уровня, реле 70 срабатывает, его контактная пара 70.1 закрывает цепь телеграфного ключа 76. При замкнутой накоротко цепи телеграфного ключа 76 передатчик 73 посылает в эфир непрерывный ФМн-сигнал.

При спаде уровня воды (селя) ФМн-сигналы будут передаваться передатчиком 73 в обратном порядке.

Следовательно, по характеру передаваемых ФМн-сигналов можно судить об уровне паводка (селя), а модулирующий код содержит информацию о типе чрезвычайного явления, его географических координатах и т.п.

Использование сложного ФМн-сигнала позволяет применить структурную селекцию, которая обеспечивает более высокую помехоустойчивость и надежность выделения указанного сигнала среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.

Таким образом, предлагаемая вертолетная радиолокационная станция по сравнению с прототипом обеспечивает расширение функциональных возможностей путем детектирования принимаемых ФМн-сигналов, точной и однозначной пеленгации источников их излучения в двух плоскостях. При этом, пеленгация источников излучения ФМн-сигналов (радиодатчиков) в вертикальной (угломестной) плоскости осуществляется фазовым методом с помощью приемных антенн 4.5 и 4.6, размещенных на верхней и нижней частях фюзеляжа вертолета соответственно. Неоднозначность пеленгации устраняется корреляционной обработкой канальных ФМн-сигналов первой промежуточной частоты.

Пеленгация источников излучения ФМн-сигналов в горизонтальной (азимутальной) плоскости осуществляется дифференциально-фазовым методом с помощью приемных антенн 4.1 и 4.3, размещенных на концах двух противоположных лопастей винта вертолета и вращающихся вокруг приемной антенны 4.5. Неоднозначность пеленгации устраняется автокорреляционной обработкой ФМн-сигналов.

Местоположение источников излучения ФМн-сигналов (радиодатчиков) осуществляется с использованием измеренных значений угла места вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864, азимута вертолетная радиолокационная станция, патент № 2173864 и высоты h полета вертолета.

Фазовые пеленгаторы в двух плоскостях инвариантны к нестабильности несущей частоты принимаемых сложных сигналов и к виду их манипуляции. Они обеспечивают фазовые измерения на фиксированных частотах и позволяют повысить чувствительность бортового приемника 6.5 при низких отношениях сигнал/шум за счет свертки спектра принимаемых ФМн-сигналов.

Определение типа источника излучения ФМн-сигналов (радиодатчики стихийного или экологического бедствия, радиодатчик паводка или селя, радиодатчик угнанного транспортного средства, радиобуй судна или самолета, потерпевшего аварию и т.п.) осуществляется по модулирующему коду M(t), который выделяется из принимаемого ФМн-сигнала путем его детектирования методом относительной фазовой манипуляции.

Применение сложных ФМн-сигналов позволяет применять новый вид селекции - структурную селекцию.

Подавление дополнительных (зеркальных и комбинационных) каналов приема и повышение помехоустойчивости бортового приемника 6.5 достигается корреляционной обработкой принимаемых сигналов.

Класс G01S13/04 системы для обнаружения цели

импульсный нелинейный радиолокатор -  патент 2499277 (20.11.2013)
способ перехвата воздушных целей летательными аппаратами -  патент 2498342 (10.11.2013)
устройство обработки радиолокационных сигналов -  патент 2479850 (20.04.2013)
способ обнаружения и селекции радиолокационных сигналов по поляризационному признаку и устройство для его осуществления -  патент 2476903 (27.02.2013)
нелинейный радиолокатор с целеуказателем -  патент 2474840 (10.02.2013)
способ активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, и устройство для его реализации -  патент 2472102 (10.01.2013)
способ формирования команды на защиту объекта от приближающейся к нему цели и устройство для его реализации -  патент 2472101 (10.01.2013)
способ радиолокационного обзора пространства и радиолокационный комплекс для реализации способа (варианты) -  патент 2471201 (27.12.2012)
способ обнаружения и сопровождения цели -  патент 2470319 (20.12.2012)
способ обнаружения локального объекта на фоне распределенной помехи -  патент 2460088 (27.08.2012)

Класс G01S13/90 с использованием устройств синтетической апертуры

способ получения радиолокационного изображения участка земной поверхности и радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны (варианты) -  патент 2526850 (27.08.2014)
идентификация и анализ устойчивых рассеивателей в последовательности изображений, полученных с помощью sar -  патент 2518903 (10.06.2014)
радиолокационная станция с синтезированием апертуры и квазинепрерывным излучением -  патент 2510685 (10.04.2014)
способ оценки высоты полета летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности -  патент 2499279 (20.11.2013)
блок приема и синхронизации -  патент 2497148 (27.10.2013)
устройство искажения радиолокационного изображения объекта -  патент 2486538 (27.06.2013)
устройство искажения радиолокационного изображения объекта -  патент 2486537 (27.06.2013)
радиолокационная система и способ для радиолокатора с синтезированной апертурой -  патент 2485545 (20.06.2013)
способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности -  патент 2483324 (27.05.2013)
радиолокационная система дистанционного зондирования земли -  патент 2480788 (27.04.2013)
Наверх