многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство
Классы МПК: | G01S13/52 для распознавания различия между неподвижным и подвижным объектами или между объектами, движущимися с различными скоростями G01S13/526 осуществляющие фильтрацию всего спектра без потери информации о дальности, например использующие подавители на линиях задержки или гребенчатые фильтры H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике |
Автор(ы): | Берсенев И.А. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-19 публикация патента:
27.05.2003 |
Изобретение относится к радиоприемной технике обработки импульсно-доплеровских сигналов и может быть использовано в радиолокационных системах с пачечным зондирующим сигналом с большим числом частот повторения импульсов, сменяемых от пачки к пачке. Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство содержит последовательно включенные компенсатор спектральных линий помехи и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС), а также многоканальный синтезатор перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот и генератор весовой функции. Компенсатор спектральных линий помехи содержит в прямом канале последовательно включенные алгебраический сумматор, широкополосный фильтр, модулятор и первый усилитель, а в компенсирующем канале - последовательно включенные многоканальный гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр, второй усилитель и фазовращатель. Каждый канал многоканального гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра содержит последовательно включенные первый аналоговый перемножитель, узкополосный фильтр и второй аналоговый перемножитель. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение помехозащищенности приемного тракта, повышение его динамического диапазона по помехе и снижение требования к характеристикам однополосного фильтра. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство, включающее в себя многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС), содержащее в каждом канале последовательно включенные каскад стробирования по дальности и набор полосовых фильтров с примыкающими полосами в интервале доплеровских частот, отличающееся тем, что на входе многоканального устройства корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов включен компенсатор спектральных линий помехи, содержащий в прямом канале последовательно включенные алгебраический сумматор, широкополосный фильтр, модулятор и первый усилитель, а в компенсирующем канале - последовательно включенные гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр, второй усилитель и фазовращатель, а также включены многоканальный синтезатор перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот и генератор весовой функции, при этом первый вход алгебраического сумматора является входом устройства и соединен с выходом источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, а выход первого усилителя - с входом многоканального устройства корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, каждый канал многоканального гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра содержит последовательно включенные первый аналоговый перемножитель, узкополосный фильтр и второй аналоговый перемножитель, причем первые входы первых аналоговых перемножителей всех каналов объединены и соединены с первым входом алгебраического сумматора, выходы вторых аналоговых перемножителей всех каналов объединены и соединены со входом второго усилителя, а выход фазовращателя - с вторым входом алгебраического сумматора, вторые входы первого и второго аналоговых перемножителей каждого канала гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра объединены и соединены с соответствующим выходом многоканального синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки частот, а выход генератора весовой функции соединен со вторым входом модулятора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиоприемной технике обработки импульсно-доплеровских сигналов и может быть использовано в радиолокационных системах с пачечным зондирующим сигналом с большим числом частот повторения импульсов, сменяемых от пачки к пачке. Известно многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС), содержащее в каждом канале последовательно включенные каскад стробирования по дальности и набор полосовых фильтров с примыкающими полосами в интервале доплеровских частот, вход которого подключен к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС [1]. В нем осуществляется стробирование входного сигнала по времени и фильтрация в каждом стробе по доплеровской частоте. Это устройство реализуется как в аналоговом [2], так и в цифровом [3] виде с предварительным оцифрением принимаемого сигнала с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). При этом в аналоговой реализации [2] основное подавление спектральных линий пассивных помех производится с помощью однополосного аналогового фильтра, включенного на выходе каждого каскада стробирования перед набором полосовых фильтров, а в цифровой реализации [3] стробирование, подавление спектральных линий пассивных помех и доплеровская фильтрация принимаемых сигналов производятся целиком в цифровом виде. Недостатком аналоговой реализации [2] известного устройства является недостаточная помехозащищенность, так как при изменении частоты повторения импульсов спектральные линии пассивных помех (кроме центральной) попадут в полосу пропускания однополосного фильтра и не будут им подавляться. Другим недостатком является трудность реализации однополосного фильтра в системах с большим числом импульсов в пачке, требующим высокой прямоугольности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) однополосного фильтра, при этом возникает большая длительность переходных процессов на его выходе на фронтах пачки импульсов пассивных помех. Недостатком цифровой реализации [3] известного устройства является ограниченный динамический диапазон быстродействующих АЦП, необходимых для бесквадратурного оцифрения принимаемого сигнала на промежуточных частотах, составляющий d=6r дБ, где r - число разрядов АЦП. Поэтому даже при r=12 динамический диапазон АЦП d=72 дБ, что явно недостаточно, так как динамический диапазон помех от местных предметов может достигать 100 дБ и более. Сущность изобретения заключается в следующем. Задачей изобретения является повышение помехозащищенности многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства. Указанный технический результат достигается тем, что на входе известного многоканального устройства корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, содержащего в каждом канале последовательно включенные каскад стробирования по дальности и набор полосовых фильтров с примыкающими полосами в интервале доплеровских частот, реализованные в аналоговом или цифровом виде, согласно изобретению включен компенсатор спектральных линий помехи, содержащий в прямом канале последовательно включенные алгебраический сумматор, широкополосный фильтр, модулятор и первый усилитель, а в компенсирующем канале - последовательно включенные гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр, второй усилитель и фазовращатель, а также включены многоканальный синтезатор перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот и генератор весовой функции, при этом каждый канал гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра содержит последовательно включенные первый аналоговый перемножитель, узкополосный фильтр и второй аналоговый перемножитель, первые входы первых аналоговых перемножителей соединены вместе и с первым входом алгебраического сумматора, являющимся входом устройства, подключенного к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, выходы вторых аналоговых перемножителей соединены вместе и со входом второго усилителя, а выход фазовращателя - с вторым входом алгебраического сумматора, вторые входы первого и второго аналоговых перемножителей каждого канала гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра соединены вместе и с соответствующим выходом многоканального синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки частот, выход генератора весовой функции соединен с вторым входом модулятора, а выход первого усилителя - со входом многоканального устройства корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС. Такой компенсатор спектральных линий помехи подавляет спектральные линии пассивных помех как в полосе пропускания широкополосного фильтра, квазисогласованного по полосе пропускания с длительностью импульсов, так и в его полосе задержания, но сохраняет неизменными спектральные линии доплеровских сигналов в полосе пропускания широкополосного фильтра. Кроме того, за счет последующей гладкой весовой обработки в модуляторе остатков подавления импульсов пассивных помех осуществляется сглаживание переходного процесса компенсатора и их усиление в первом усилителе до уровня импульсов максимального полезного сигнала, что исключает подавление полезного сигнала помехой и перегрузку устройства корреляционно-фильтровой обработки РЛС как при аналоговой, так особенно и при цифровой его реализации (за счет жесткого ограничения сигналов в АЦП). Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - функциональная схема многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства, фиг.2 и 3 - соответственно временные и спектральные характеристики, поясняющие работу устройства. Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство (фиг.1) содержит последовательно включенные алгебраический сумматор 1, широкополосный фильтр 2, модулятор 3, первый усилитель 4 и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС (УОС) 5, последовательно включенные n-канальный гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр (УПГФ) 6, второй усилитель 7 и фазовращатель 8, а также содержит n-канальный синтезатор перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот (ССГЧ) 9 и генератор весовой функции 10. УПГФ 6 включает в себя нечетное количество n идентичных каналов, каждый из которых содержит первый аналоговый перемножитель 11, узкополосный фильтр 12 и второй аналоговый перемножитель 13. УОС 5 (аналоговое или цифровое с предварительным оцифрением сигнала) состоит из N идентичных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные каскад стробирования по дальности (аналоговый или цифровой), однополосный фильтр подавления пассивных помех (аналоговый или цифровой) и набор из М узкополосных фильтров с примыкающими полосами (аналоговых или цифровых). Первые входы первых аналоговых перемножителей 11 всех n каналов УПГФ 6 объединены и подключены к первому входу алгебраического сумматора 1, являющемуся входом устройства, и к источнику принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС; выходы вторых аналоговых перемножителей 13 всех n каналов УПГФ 6 также объединены и подключены к входу второго усилителя 7, а выход фазовращателя 8 соединен со вторым входом алгебраического сумматора 1. Вторые входы первого 11 и второго 13 аналоговых перемножителей каждого из n каналов УПГФ 6 объединены и подключены к соответствующим выходам многоканального ССГЧ 9, а выход генератора весовой функции 10 соединен со вторым входом модулятора 3. Если на первом и втором входах алгебраического сумматора 1 колебания принимаемого и компенсирующего сигналов противофазны, то он должен выполнять функцию суммирования сигналов, в противном случае - функцию вычитания сигналов. В качестве многоканального ССГЧ 9 использован известный синтезатор частот, содержащий формирователи исходных частот, смесители, коммутаторы и генераторы, в котором использована матрица суммирующих смесителей, подключенная к выходам разрядов синтезаторов частот, содержащих попарно соединенные суммирующий и вычитающий смесители, вторые входы которых непосредственно и через коммутаторы подключены к двум источникам вспомогательных сигналов [4]. Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство работает следующим образом. На его вход поступает аддитивная смесь (сумма) радиоимпульсов пассивной помехи и доплеровских сигналов, в общем случае совпадающих по времени, имеющих длительность



1. Д. Бартон. Радиолокационные системы. М., Воениздат МО, 1967, стр.242 и 243, рис.7.10. 2. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, Нью-Йорк, 1970, Пер. с англ. (в четырех томах) / Под общей ред. К.Н. Трофимова, Том 3. Радиолокационные устройства и системы. / Под ред. А.С. Виницкого. - М., Сов. радио, 1978, стр.369, рис.6. 3. П. А. Бакулев, В.М. Степин. Методы и устройства селекции движущихся целей. М., Радио и связь, 1986, стр.140 и 141, рис.5.20. 4. СССР 321910, МПК Н 03 В 21/02, 1971.
Класс G01S13/52 для распознавания различия между неподвижным и подвижным объектами или между объектами, движущимися с различными скоростями
Класс G01S13/526 осуществляющие фильтрацию всего спектра без потери информации о дальности, например использующие подавители на линиях задержки или гребенчатые фильтры
Класс H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике