способ обнаружения параметрических рассеивателей

Формула изобретения

Способ обнаружения параметрических рассеивателей, заключающийся в том, что на объекте поиска предварительно размещается один или группа размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом, формирующим в процессе нелинейного рассеяния от параметрического рассеивателя последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала, при этом каждая пачка соответствует кодовому слову, а каждый радиоимпульс пачки соответствует символу выбранного закона кодирования, представляющего собой бинарную последовательность, элементы которой соответствуют отличающимся на значениям фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов, для этого зондирующий сигнал состоит из двух последовательностей радиоимпульсов: последовательности пачек узкополосных когерентных прямоугольных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностью , а также последовательности пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2, с длительностью каждого из парных радиоимпульсов ₁, при этом ₁<< , один из радиоимпульсов пары является синхронизирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт синхронизирующего радиоимпульса либо совпадает с передним фронтом радиоимпульса сигнала накачки, либо опережает его на время, не превышающее ₁, другой радиоимпульс является компенсирующим, фаза его высокочастотного заполнения отличается на от фазы высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса, принимается последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала с частотой высокочастотного заполнения f/2, при этом производится когерентное накопление по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень когерентного накопления, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании рассеянного сигнала, при превышении порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска, отличающийся тем, что временной интервал между задним фронтом первого радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов и передним фронтом второго радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов ₂< -2 ₁, фаза высокочастотного заполнения первого радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов соответствует соответствующему по порядку символу альтернативного закона кодирования, представляющего собой однородную с последовательностью выбранного закона кодирования и состоящую из такого же количества символов бинарную последовательность, символы которой соответствуют отличающимся на значениям фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов, и которая обеспечивает минимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала в приемнике, настроенном на максимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала в соответствии с выбранным законом кодирования, позиция синхронизирующего радиоимпульса в паре вспомогательных радиоимпульсов изменяется в зависимости от того, совпадают или нет соответствующие текущие символы альтернативного и выбранного законов кодирования, а при обнаружении группы параметрических рассеивателей дополнительно реализуется режим мерцания, для чего при формировании некоторых радиоимпульсов или пачек радиоимпульсов рассеянного сигнала передний фронт радиоимпульсов сигнала накачки имеет вид непрерывно растущей монотонной функции на промежутке времени ₃< ₂, а задний фронт синхронизирующего радиоимпульса совпадает с началом радиоимпульса сигнала накачки, при этом один или несколько параметрических рассеивателей в обнаруживаемой группе параметрических рассеивателей отличаются от остальных тем, что интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их возбуждения, меньше чем для остальных параметрических рассеивателей из данной группы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обнаружения пассивных маркеров-ответчиков, являющихся вторичными источниками электромагнитного излучения.

Известен по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1], [Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель, патент RU 2336538 С2] способ обнаружения параметрических рассеивателей. Способ позволяет решать задачу обнаружения объектов, в частности людей, маркированных с помощью пассивных нелинейных маркеров-ответчиков, в качестве которых используются параметрические рассеиватели. Способ состоит в том, что на объекте поиска предварительно размещается параметрический рассеиватель, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом на частоте f. Принимается рассеянный маркером сигнал на частоте субгармоники, равной f/2. В случае превышения порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаруже6ния объекта поиска.

Данный способ обладает существенным недостатком, а именно недостаточной эффективностью, поскольку либо нет возможности использовать импульсный зондирующий сигнал, либо не обеспечивается когерентный прием рассеянного сигнала. Это связано с тем, что при возбуждении каждого радиоимпульса, рассеянного маркером сигнала на частоте субгармоники, возможны два равновероятных значения фазы, отличающиеся на [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, № 11, стр.1606-1610]. В результате рассеянный на субгармонике сигнал не когерентен даже при когерентном зондирующем сигнале. При обнаружении совокупности параметрических рассеивателей и импульсном зондирующем сигнале указанный эффект будет проявляться в том, что амплитуда рассеянного сигнала будет случайным образом меняться от радиоимпульса к радиоимпульсу, то есть будет наблюдаться паразитная амплитудная модуляция.

Указанный недостаток преодолен в способе обнаружения параметрических рассеивателей, известном по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, № 5, стр.8-12.].

Предложено формировать зондирующий сигнал в виде последовательности пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностями радиоимпульсов и последовательности пачек узкополосных когерентных синхронизирующих радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2 и длительностями радиоимпульсов ₁. При этом обе последовательности обладают одинаковыми периодами следования радиоимпульсов и периодами следования пачек радиоимпульсов. Длительность радиоимпульсов синхронизирующего сигнала существенно меньше длительности радиоимпульсов сигнала накачки.

В результате возбуждение параметрического рассеивателя происходит в условиях существования внешнего воздействия на частоте возбуждения. В этих условиях фаза возбуждаемого колебания на частоте субгармоники перестает быть случайной и определяется фазой внешнего воздействия, то есть фазой радиоимпульсов синхронизирующего сигнала.

Фаза высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса соответствует символу выбранного закона кодирования фазы, что позволяет формировать рассеянный сигнал в виде последовательности радиоимпульсов, фазы высокочастотного заполнения которых определяются определенным выбранным заранее законом кодирования фазы. Такая последовательность радиоимпульсов может когерентно накапливаться в приемнике.

Однако радиоимпульсы такого синхронизирующего сигнала являются помехой приему полезного сигнала, так как будут рассеиваться от окружающих параметрический рассеиватель предметов и подстилающей поверхности и поступать на вход приемника одновременно с полезным сигналом. Устранить такую помеху за счет временной селекции невозможно, ее можно только скомпенсировать. Поэтому после синхронизирующего радиоимпульса предложено излучать компенсирующий радиоимпульс с противоположной фазой, при этом синхронизирующий радиоимпульс задает выбранный закон кодирования фазы рассеянного сигнала, а компенсирующий радиоимпульс необходим для взаимокомпенсации обоих радиоимпульсов в оптимальном приемнике сигнала, принимаемого на частоте субгармоники.

Таким образом, излучается пара коротких, следующих друг за другом, вспомогательных радиоимпульсов: один из них, а именно первый радиоимпульс, является синхронизирующим сигналом, а другой радиоимпульс является компенсирующим радиоимпульсом.

Задний фронт первого синхронизирующего радиоимпульса из пары совпадает с передним фронтом второго синхронизирующего радиоимпульса из пары. Фаза высокочастотного заполнения второго синхронизирующего радиоимпульса из пары всегда отличается на от фазы высокочастотного заполнения первого синхронизирующего радиоимпульса из пары. Кроме того, передний фронт радиоимпульсов зондирующего сигнала должен либо совпадать с задним фронтом первого синхронизирующего радиоимпульса, либо опережать его на время, не превышающее ₁.

Там же предложено подобный зондирующий сигнал использовать для получения отраженного сигнала от нелинейной отражательной решетки из параметрических рассеивателей, то есть группы расположенных в определенном порядке параметрических рассеивателей. При этом будет снята неопределенность суммарной диаграммы обратного нелинейного рассеяния группы параметрических рассеивателей, обнаруженная в [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонтческих рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, № 11, стр.1606-1610]. Синхронизирующий радиоимпульс навяжет свою фазу всем параметрическим рассеивателям в группе. В результате диаграмму обратного нелинейного рассеяния можно прогнозировать, при этом суммарный рассеянный сигнал, как у всякой отражательной решетки, возрастет.

Способ обнаружения параметрических рассеивателей по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, № 5, стр.8-12] выбран прототипом и заключается в том, что на объекте поиска предварительно размещается один или группа размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом, формирующим в процессе нелинейного рассеяния от параметрического рассеивателя последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала, при этом каждая пачка соответствует кодовому слову, а каждый радиоимпульс пачки соответствует символу выбранного закона кодирования, представляющего собой бинарную последовательность, элементы которой соответствуют отличающимся на значениям фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов, для этого зондирующий сигнал состоит из двух последовательностей радиоимпульсов: последовательности пачек узкополосных когерентных прямоугольных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностью , а также последовательности пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом и примыкающих друг к другу вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2, с длительностью каждого из парных радиоимпульсов ₁, при этом ₁<< , один из радиоимпульсов пары, а именно первый, является синхронизирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт синхронизирующего радиоимпульса либо совпадает с передним фронтом радиоимпульса сигнала накачки, либо опережает его на время, не превышающее ₁, другой радиоимпульс является компенсирующим, фаза его высокочастотного заполнения отличается на от фазы высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса, принимается последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала с частотой высокочастотного заполнения f/2, при этом производится когерентное накопление по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании рассеянного сигнала, при превышении порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаруже6ния объекта поиска.

Недостатком прототипа является не достаточно полная компенсация помехового влияния синхронизирующей последовательности, задающей закон кодирования фазы. Это связано с тем, что для того чтобы синхронизирующий радиоимпульс и компенсирующий радиоимпульс взаимокомпенсировались, необходимо обеспечить их идентичность. Такую идентичность трудно обеспечить, если один радиоимпульс генерируется из невозбужденного состояния, а второй - при манипуляции фазы.

Кроме того, при когерентном накоплении пачки радиоимпульсов в равной мере будут расти и помеха и полезный сигнал, так как законы кодирования одинаковы и для полезного сигнала и для помехи.

При обнаружении нелинейных отражательных решеток из параметрических рассеивателей детерминированность диаграммы обратного нелинейного рассеяния приводит к тому, что увеличение величины рассеянного сигнала происходит только в области главных лепестков, при этом появляются направления, где рассеянный сигнал отсутствует, что может привести к пропуску цели.

В изобретении поставлены задачи:

более полной взаимокомпенсации пар вспомогательных радиоимпульсов, задающих закон кодирования фазы;

минимизации уровня когерентного накопления пар вспомогательных радиоимпульсов, являющихся когерентной помехой радиоприему;

устранения пропуска цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния решеток из параметрических рассеивателей.

Решение поставленных задач достигается за счет того, что предлагается новое техническое решение, а именно способ обнаружения параметрических рассеивателей, заключающийся в том, что на объекте поиска предварительно размещается один или группа размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом, формирующим в процессе нелинейного рассеяния от параметрического рассеивателя последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала, при этом каждая пачка соответствует кодовому слову, а каждый радиоимпульс пачки соответствует символу выбранного закона кодирования, представляющего собой бинарную последовательность, элементы которой соответствуют отличающимся на значениям фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов, для этого зондирующий сигнал состоит из двух последовательностей радиоимпульсов: последовательности пачек узкополосных когерентных прямоугольных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностью , а также последовательности пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2, с длительностью каждого из парных радиоимпульсов ₁, при этом ₁<< , один из радиоимпульсов пары, является синхронизирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт синхронизирующего радиоимпульса либо совпадает с передним фронтом радиоимпульса сигнала накачки, либо опережает его на время, не превышающее ₁, другой радиоимпульс является компенсирующим, фаза его высокочастотного заполнения отличается на от фазы высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса, принимается последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала с частотой высокочастотного заполнения f/2, при этом производится когерентное накопление по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень когерентного накопления, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании рассеянного сигнала, при превышении порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска, при этом временной интервал между задним фронтом первого радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов и передним фронтом второго радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов ₂< -2 ₁ фаза высокочастотного заполнения первого радиоимпульса из пары вспомогательных радиоимпульсов соответствует соответствующему по порядку символу альтернативного закона кодирования, представляющего собой однородную с последовательностью выбранного закона кодирования и состоящую из такого же количества символов бинарную последовательность, символы которой соответствуют отличающимся на значениям фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов и которая обеспечивает минимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала в приемнике, настроенном на максимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала в соответствии с выбранным законом кодирования, позиция синхронизирующего радиоимпульса в паре вспомогательных радиоимпульсов изменяется в зависимости от того, совпадают или нет соответствующие текущие символы альтернативного и выбранного законов кодирования, а при обнаружении группы параметрических рассеивателей дополнительно реализуется режим мерцания, для чего при формировании некоторых радиоимпульсов или пачек радиоимпульсов рассеянного сигнала передний фронт радиоимпульсов сигнала накачки имеет вид непрерывно растущей монотонной функции на промежутке времени ₃< ₂, а задний фронт синхронизирующего радиоимпульса совпадает с началом радиоимпульса сигнала накачки, при этом один или несколько параметрических рассеивателей в обнаруживаемой группе параметрических рассеивателей отличаются от остальных тем, что интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их возбуждения, меньше, чем для остальных параметрических рассеивателей из данной группы.

Суть изобретения заключается в том, что предлагается техническое решение в котором в целях создания условий более полной взаимокомпенсации пар вспомогательных радиоимпульсов условия появления (генерации) и исчезновения обоих радиоимпульсов одинаковы. Для этого радиоимпульсы излучаются через некоторый небольшой промежуток времени, на котором переходные процессы будут закончены.

Кроме того, в целях снижения уровня когерентного накопления пар вспомогательных радиоимпульсов, являющихся когерентной помехой радиоприему, обеспечиваются условия, когда пары вспомогательных радиоимпульсов кодируются по альтернативному закону кодирования. Этот закон предполагает наименьший уровень когерентного сложения принимаемых сигналов в приемнике уже настроенному на прием сигнала по другому выбранному закону кодирования и когерентно накапливаются в приемнике. Платой за такое техническое решение является некоторое нарушение синхронизма формируемых рассеянных сигналов на время длительности пары вспомогательных радиоимпульсов, однако это время существенно меньше длительности радиоимпульса накачки. Технически возможность излучать вспомогательные радиоимпульсы, закодированные в соответствии с альтернативным законом кодирования, и при этом формировать радиоимпульсы рассеянного сигнала в соответствии с выбранным законом кодирования осуществляется за счет того, что синхронизирующим является то первый, то второй из вспомогательных радиоимпульсов.

Для устранения пропуска цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния групп параметрических рассеивателей (в частности решеток из них) обеспечивается режим мерцания. В этом режиме синхронизация параметрических рассеивателей в группе происходит то от волны зондирующего сигнала, то есть от внешнего синхронизирующего радиоимпульса, то от внутреннего источника синхронизации (источников), которым выступает один или несколько первых возбудившихся параметрических рассеивателей. Соответственно вид диаграмм обратного нелинейного рассеяния для этих случаев может быть разным: где в первом случае был ноль - во втором случае может быть максимум. Для того чтобы указанный источник синхронизации образовался, необходимо, чтобы определенный (определенные) параметрический рассеиватель возбудился раньше других. А для этого необходимо, чтобы у этого параметрического рассеивателя интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для его (их) возбуждения, была меньше чем у остальных. Кроме того, амплитуда радиоимпульсов накачки должна нарастать монотонно. Если амплитуда радиоимпульсов накачки растет резко, то есть передний фронт прямоугольный, то возбуждение параметрических рассеивателей в группе будет происходить одновременно от синхронизирующего радиоимпульса.

Заявленное техническое решение может быть реализовано с помощью обнаружителя параметрических рассеивателей, структурная схема которого представлена на фиг.1, где 1 - генератор синусоидального сигнала, 2 - удвоитель, 3 - фазовый модулятор, 4 - амплитудный модулятор, 5 - генератор опорных импульсов, 6 - формирователь, 7, 8 - высокочастотные усилители, 9, 10, 12 - антенны, 11 - групповой параметрический рассеиватель, 13 - высокочастотный усилитель, 14 - аналого-цифровой преобразователь, 15 - сигнальный процессор, 16 - индикатор.

Сигнальные выходы 1 и 2 генератора синусоидального сигнала 1 соединены с входом с удвоителя частоты 2 и сигнальным входом 1 фазового модулятора 3. Удвоитель частоты 2 соединен с сигнальным входом 1 амплитудного модулятора 4. Выход амплитудного модулятора 4 соединен с входом высокочастотного усилителя 7. Выход высокочастотного усилителя 7 соединен со входом антенны 10.

Выход фазового модулятора 3 соединен с входом высокочастотного усилителя 8. Выход высокочастотного усилителя 8 соединен СВЧ трактом со входом антенны 9.

Генератор опорных импульсов 5 соединен с входом формирователя 6.

Выход 1 формирователя 6 соединен с управляющим входом 2 амплитудного модулятора 4, выход 2 формирователя 6 соединен с управляющим входом 2 фазового модулятора 3. Выход 3 формирователя 11 соединен с вспомогательным входом 2 сигнального процессора 15.

Антенна 12 соединена со входом высокочастотного усилителя 13, настроенном на частоту f/2. Выход высокочастотного усилителя 13 соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 14. Выход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с сигнальным входом 1 сигнального процессора 15, выход сигнального процессора 15 соединен со входом индикатора 16.

В зоне облучения антенн 9, 10, 12 расположен групповой параметрический рассеиватель 11 в виде 2-х параметрических рассеивателей, расположенных на расстоянии /2, где - длина волны сигнала накачки. При этом интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их одного из параметрических рассеивателей, меньше, чем для второго параметрического рассеивателя.

Обнаружитель параметрических рассеивателей работает следующим образом.

Генератор синусоидального сигнала 1 генерирует непрерывный сигна на частоте f/2. Этот сигнал проходит через удвоитель и поступает на сигнальный вход 1 амплитудного модулятора 4. Одновременно этот сигнал поступает на сигнальный вход 1 фазового модулятора 3.

Одновременно генератор опорных импульсов 5 формирует тактовую последовательность, поступающую на вход формирователя 6. Указанная тактовая последовательность синхронизирует работу излучающей части обнаружителя параметрических рассеивателей, ее осциллограмма представлена на фиг.2, кривая 1.

Тактовая последовательность в формирователе 6 преобразуется в последовательность видеосигналов управления фазовым модулятором 3 (фиг.2, кривая 2) и амплитудным модулятором 4 (фиг.2, кривая 3). При этом последовательность видеосигналов управления амплитудным модулятором 4 содержит информацию о выбранном законе кодирования, а последовательность видеосигналов управления фазовым модулятором 3 содержит информацию об альтернативном законе кодирования. Кодовое слово выбранного закона кодирования состоит из трех чередующиеся символов «1», «0», «1», а альтернативный закон кодирования содержит одинаковые символы «1», «1», «1».

Сигналы управления фазовым модулятором 3 формируются в виде следующих друг за другом через определенный период времени пар видеоимпульсов. Временной интервал между видеоимпульсами внутри пары тоже определен. Полярность сигналов в паре всегда противоположна. Полярность первого видеоимпульса в паре задается соответственным порядковым символом альтернативного закона кодирования.

Информация о выбранном законе кодирования в сигнале управления амплитудным модулятором 4 содержится не в амплитуде, а в моменте появления видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4. Все сигналы управления имеют одинаковую длительность и полярность. Позиция переднего фронта видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4 совпадает с передним фронтом первого видеоимпульса в паре видеоимпульсов управления фазовым модулятором 3, если символы соответствующие порядковым символам кодового слова выбранного и альтернативного законов кодирования совпадают, то есть первые и третьи порядковые символы. Если эти символы не совпадают, то позиция переднего фронта видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4 совпадает с задним фронтом второго видеоимпульса в паре видеоимпульсов управления фазовым модулятором 3. В частности, это вторые символы.

Сигналы управления фазовым модулятором 3 формируются на выходе 2 формирователя 6 и поступают на управляющий вход 2 фазового модулятора 3. Фазовый модулятор 3 формирует сигнал в соответствии с полярностью управляющих видеоимпульсов. В результате формируется последовательность пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2, с длительностью каждого из парных радиоимпульсов ₁, при этом ₁<< . Фаза первого радиоимпульса из пары определяется альтернативным закону кодирования. В данном случае все одинаковые. Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 4.

Сформированная последовательность пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2 проходит через высокочастотный усилитель 8 и антенну 9, при помощи которой излучается в пространство в направлении параметрического рассеивателя 11.

Одновременно сигналы управления амплитудным модулятором 4 поступают на управляющий вход 2 амплитудного модулятора 4. Амплитудный модулятор 4 в соответствии с управляющим сигналом на входе 2 формирует последовательность прямоугольных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения частоте f.

В результате формируется последовательность пачек узкополосных когерентных прямоугольных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностью радиоимпульсов . Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 5.

Синхронизирующим выступает то первый радиоимпульс из пары вспомогательных радиоимпульсов (1-я и 3-я пара радиоимпульсов), то второй (вторая пара радиоимпульсов). В результате второй радиоимпульс сигнала накачки излучается несколько позже, но одновременно с синхронизирующим радиоимпульсом, соответствующим выбранному закону кодирования. Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 4.

Эта последовательность усиливается усилителем 7 и поступает вход антенны 10, при помощи которой излучается в пространство в направлении параметрического рассеивателя 11.

На групповом параметрическом рассеивателе 11 формируется последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала. Каждый радиоимпульс этой последовательности соответствует символу выбранного закона кодирования, то есть каждая посылка состоит из трех радиоимпульсов с одинаковыми фазами высокочастотного заполнения. Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 5.

Радиоимпульсы рассеянного сигнала принимаются антенной 12, усиливаются высокочастотным усилителем 13 и поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 14, где входной сигнал оцифровывается. Оцифрованный сигнал поступает на сигнальный процессор 15, где производится когерентное накопление по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования. Результат когерентного накопления сравнивается с порогом, при превышении которого подается сигнал на индикатор 16 об обнаружении цели.

Алгоритм работы сигнального процессора представлен на фиг.3, где 17 - разветвитель, 18 - инвертор, 19 - линия задержки на время, равное периоду следования импульсов Т, 20 - линия задержки на время, равное двум периодам следования импульсов 2Т, 21 - сумматор, 22 - оптимальный фильтр на радиоимпульс, с длительностью , 23 - пороговое устройство, 24 - блок определения дальности.

Приемник работает следующим образом. При помощи разветвителя 17, инвертора 18, линий задержек 19, 20 и сумматора 21 производится оптимальное когерентное сложение последовательности пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала в виде последовательности пачек из 3-х чередующихся радиоимпульсов на частоте f/2 (фиг.2 кривая 6). Процесс и результат сложения представлен на фиг.4, где осциллограмма 1 соответствует сигналу на входе 1 сумматора 4, осциллограмма 2 соответствует сигналу на входе 2 сумматора 4 (сигнал инвертирован и задержан на время Т), осциллограмма 3 соответствует сигналу на входе 3 сумматора 4 (сигнал задержан на время 2Т). Результат сложения представлен на фиг.4, кривая 4. По осциллограмме можно судить о том, что происходит когерентное накопление при некотором уширении принимаемых радиоимпульсов.

Далее сигнал проходит через оптимальный фильтр 22, настроенный на радиоимпульс, с длительностью и поступает на вход 1 порогового устройства 23 и на вход 1 блока 24 определения дальности. На второй вход порогового устройства 23 поступает значение заданного порога обнаружения, при превышении которого на входе порогового устройства 23 формируется сигнал об обнаружении цели, который поступает на индикатор.

На второй вход блока 24 определения дальности поступает сигнал с формирователя 3 с информацией о моменте излучения радиоимпульса накачки, на основе которой определяют дальность до объекта поиска.

Помеховый сигнал вспомогательных радиоимпульсов также поступает на вход приемника. Процесс и результат его когерентного сложения по алгоритму, реализованному в сигнальном процессоре, изображены на фиг.5. Видно, что в данном случае когерентного накопления не наблюдается.

В качестве группового параметрического рассеивателя 11 использована пара параметрических рассеивателей, расположенных на расстоянии /2, где длина волны сигнала накачки. При этом интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их одного из параметрических рассеивателей, меньше, чем для второго параметрического рассеивателя. В описанном режиме работы обнаружителя параметрических рассеивателей оба параметрических рассеивателя возбуждаются от волны радиоимлульса накачки при наличии синхронизирующего радиоимпульса. В этом режиме эффективный рассеянный сигнал будет наблюдаться, например, если плоскость, в которой расположены параметрические рассеиватели, проходит поперек или вдоль направления волны зондирующего сигнала. Однако, если угол между направлением волны зондирующего сигнала и плоскостью в которой расположены параметрические рассеиватели составляет 60°, рассеянный сигнал будет отсутствовать, так как в этом направлении параметрические рассеиватели рассеивают противофазные колебания. Для устранения этого негативного эффекта при излучении некоторых пачек зондирующего сигнала применен режим мерцания. В этом режиме используется физическое явление, которое получило название «звон». «Звон» заключается в том, что если облучить сигналом резонансную структуру на частоте, близкой к собственной частоте колебаний, то после окончания воздействия колебание достаточно долго будет сохраняться в системе, релаксируя, то есть, убывая по экспоненте с достаточно малым инкрементом затухания. Поэтому синхронизирующий радиоимпульс будет еще достаточно долго сохраняться в невозбужденных параметрических рассеивателях, так как они по определению являются резонансными структурами, так как содержат параметрический контур. Монотонно растущий радиоимпульс накачки возбудит такой параметрический рассеиватель с фазой, близкой к фазе релаксирующих колебаний после окончания синхронизирующего радиоимпульса. После возбуждения одного из параметрических рассеивателей фаза второго будет навязываться уже этим, возбудившимся параметрическим рассеивателей, при этом существенно изменится картина излучения. В частности, если угол между направлением волны зондирующего сигнала и плоскостью, в которой расположены параметрические рассеиватели, составляет 60°, параметрические рассеиватели рассеивают синфазные колебания.

Процесс работы обнаружителя параметрических рассеивателей в режиме мерцания такой же, что и в обычном режиме и представлен на фиг.6. Отличием является то, что на основе тактовой последовательности (фиг.6, кривая 1) формирователь 6 кроме последовательности видеосигналов управления фазовым модулятором 3 (фиг.6, кривая 3) формирует последовательность видеосигналов управления амплитудным модулятором 4 (фиг.6, кривая 2), при этом передний фронт видеоимпульсов имеет вид монотонно растущей кривой. Длительность этого участка видеосигнала управления амплитудным модулятором 4 не менее, чем временной промежуток между первым и вторым видеоимпульсами из пары видеосигнала управления фазовым модулятором 3.

В результате в пространство излучается зондирующий сигнал, состоящий из последовательности парных вспомогательных радиоимпульсов (фиг.6, кривая 4) и последовательности радиоимпульсов накачки с монотонно растущим передним фронтом (фиг.6, кривая 5).

Этот сигнал первым возбудит параметрический рассеиватель, у которого интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для его возбуждения, меньше (фиг.6, кривая 6). При этом фаза будет определяться синхронизирующим радиоимпульсом. Второй параметрический рассеиватель возбудится, когда уровень зондирующего сигнала вырастет до уровня его порога возбуждения, фаза его колебаний будет определяться первым возбудившимся параметрическим рассеивателем (фиг.6, кривая 7).

В качестве генератора синусоидального сигнала 1 может быть использован стандартный генератор Г4-164. Удвоитель 2 может быть изготовлен по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // Сов. Радио, М., 1968 г., стр.117-123]. Фазовый модулятор 3 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // Сов. Радио, М., 1968 г., стр.329-335]. Амплитудный модулятор 4 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // Сов.Радио, М., 1968 г., стр.240-277]. В качестве генератора опорных импульсов 5 может быть использован стандартный генератор Г5-28, 6 - формирователь может быть реализован по [В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. Электроника // М., Высшая школа, 1991, издание 2-е переработанное и дополненное, стр.489-585]. В качестве высокочастотных усилителей 7, 8 могут быть использованы усилители от стандартного генератора Г4-128. В качестве антенн 9, 10, 12 могут быть использованы антенны П6-33. Групповой параметрический рассеиватель 11 может быть изготовлен на основе патента RU 2108596 С1, Радиокомплекс розыска маркеров. В качестве высокочастотного усилителя 13 может быть использован стандартный малошумящий усилитель МАХ 2640. В качестве аналого-цифрового преобразователя 14 может быть использован, АЦП ZET 230. В качестве сигнального процессора 15 может быть использован сигнальный процессор TMS 320 С 2000. В качестве индикатора 16 может быть использован компьютер типа Pentium 4.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет реализовать более полную взаимокомпенсацию пар вспомогательных радиоимпульсов, задающих закон кодирования фазы, минимизировать уровень когерентного накопления последовательности пар вспомогательных радиоимпульсов, являющихся когерентной помехой радиоприему и устранить пропуск цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния при обнаружении групп размещенных определенным образом параметрических рассеивателей.