RU2297013C1 - Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets - Google Patents
Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297013C1 RU2297013C1 RU2005138372/09A RU2005138372A RU2297013C1 RU 2297013 C1 RU2297013 C1 RU 2297013C1 RU 2005138372/09 A RU2005138372/09 A RU 2005138372/09A RU 2005138372 A RU2005138372 A RU 2005138372A RU 2297013 C1 RU2297013 C1 RU 2297013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- digital
- filter
- output
- analog
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 39
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101100476924 Caenorhabditis elegans sdc-1 gene Proteins 0.000 description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 11
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001831 conversion spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 229940035637 spectrum-4 Drugs 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоприемной технике обработки квазинепрерывных импульсно-доплеровских сигналов и может быть использовано в радиолокационных системах, использующих зондирующие сигналы с гребенчатым спектром.The invention relates to a radio reception technique for processing quasi-continuous pulsed-Doppler signals and can be used in radar systems using sounding signals with a comb spectrum.
Известно многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство, содержащее 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 гетеродинно-перестраиваемый узкополосный гребенчатый фильтр, второй усилитель и фазовращатель, при этом 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, который является входом устройства и соединен с выходом источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, выходы вторых аналоговых перемножителей всех каналов гетеродинно-перестраиваемого узкополосного гребенчатого фильтра объединены и соединены с входом второго усилителя, а выход фазовращателя - со вторым входом алгебраического сумматора, вторые входы первого и второго аналоговых перемножителей каждого канала объединены и соединены с соответствующим выходом многоканального синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки частот; выход генератора весовой функции соединен со вторым входом модулятора; многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС содержит в каждом канале последовательно включенные каскад стробирования по дальности и набор полосовых фильтров с примыкающими полосами в интервале доплеровских частот [1].A multi-channel correlation-filter receiving device is known that contains a sequentially included compensator of spectral interference lines and a multi-channel correlation-filter processing device for received signals of a pulse-Doppler radar station, as well as a multi-channel synthesizer of a tunable equidistant heterodyne frequency grid and a weight function generator. The spectral interference line compensator contains a direct-connected algebraic adder, a broadband filter, a modulator and a first amplifier in the forward channel, and a heterodyne-tunable narrow-band comb filter, a second amplifier and a phase shifter, and each channel of a multi-channel heterodyne-tunable narrow-band combiner is sequentially connected in a direct channel the filter contains a series-connected first analog multiplier, a narrow-band filter and a second analog ne a multiplier, the first inputs of the first analog multipliers of all channels being combined and connected to the first input of the algebraic adder, which is the input of the device and connected to the output of the signal source of the pulse-Doppler radar, the outputs of the second analog multipliers of all channels of the heterodyne tunable narrow-band comb filter are combined and connected with the input of the second amplifier, and the output of the phase shifter with the second input of the algebraic adder, the second inputs of the first and second analog each channel's multipliers are combined and connected to the corresponding output of the multichannel synthesizer tunable equidistant frequency grid; the output of the generator of the weight function is connected to the second input of the modulator; A multichannel device for correlation-filter processing of received signals of a pulse-Doppler radar contains in each channel a series-connected gating cascade in range and a set of band-pass filters with adjacent bands in the interval of Doppler frequencies [1].
В описанном устройстве (прототипе изобретения) осуществляется подавление спектра пассивных помех, стробирование входного сигнала по времени и фильтрация в каждом стробе по доплеровской частоте. В нем выходное многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов (УОС) может быть реализовано как в аналоговом, так и в цифровом виде с предварительным оцифрением принимаемого сигнала с помощью аналого-цифровых преобразователей. В аналоговой реализации набора корреляционно-фильтровых каналов (КФК) УОС основное подавление спектральных линий пассивных помех производится с помощью аналогового компенсатора спектральных линий помехи и дополнительно - с помощью однополосного аналогового фильтра, включенного на выходе каждого каскада стробирования перед набором полосовых доплеровских фильтров. В цифровой реализации набора КФК УОС основное подавление спектральных линий пассивных помех также производится с помощью аналогового компенсатора спектральных линий помехи, а стробирование, дополнительное подавление спектральных линий пассивных помех и доплеровская фильтрация принимаемых сигналов производятся в цифровом виде.In the described device (prototype of the invention), the passive interference spectrum is suppressed, the input signal is time-gated and the Doppler frequency is filtered in each gate. In it, the output multichannel device for correlation-filter processing of received signals (SLS) can be implemented in both analog and digital form with preliminary digitization of the received signal using analog-to-digital converters. In the analog implementation of a set of correlation filter channels (CFC) of the SLR, the main suppression of the spectral lines of passive interference is performed using an analog compensator for the spectral interference lines and, additionally, using a single-band analog filter that is turned on at the output of each gating stage before a set of band-pass Doppler filters. In the digital implementation of the KFK UOS kit, the main suppression of the spectral lines of passive interference is also performed using an analog compensator of the spectral lines of interference, and gating, additional suppression of the spectral lines of passive interference and Doppler filtering of the received signals are digitally performed.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства, является громоздкость аппаратурной реализации аналогового компенсатора спектральных линий помехи, так как требуется многоканальность его структуры и соответствующая многоканальность синтезатора перестраиваемой эквидистантной сетки гетеродинных частот, а также недостаточная стабильность его характеристик за счет влияния параметрических и климатических факторов в аналоговой аппаратуре. Кроме того, прототип не обладает универсальностью, так как число подавляемых спектральных линий помехи всегда конечно, а полоса режекции каждого канала компенсатора спектральных линий помехи не может быть перестроена в процессе работы, что ограничивает функциональные возможности устройства при его применении.The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the well-known multi-channel correlation filter receiver is the cumbersomeness of the hardware implementation of the analog compensator of the spectral interference lines, since it requires multichannel structure and the corresponding multichannel synthesizer tunable equidistant heterodyne frequency grid, as well as insufficient stability of its characteristics due to the influence of parametric and climatic factors in analog hardware. In addition, the prototype does not have universality, since the number of suppressed spectral lines of interference is always finite, and the notch band of each channel of the compensator for spectral lines of interference cannot be rebuilt during operation, which limits the functionality of the device when it is used.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Задачей изобретения является упрощение компенсатора спектральных линий помехи, повышение стабильности его работы и функциональных возможностей для повышения помехозащищенности устройства более простыми и надежными средствами.The objective of the invention is to simplify the compensator for spectral interference lines, increase the stability of its operation and functionality to increase the noise immunity of the device by simpler and more reliable means.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном многоканальном корреляционно-фильтровом приемном устройстве, содержащем последовательно включенные компенсатор спектральных линий помехи и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, а также фазовращатель и генератор весовой функции, причем компенсатор спектральных линий помехи содержит в прямом канале последовательно включенные алгебраический сумматор, широкополосный фильтр, модулятор и усилитель, а выход генератора весовой функции соединен со вторым входом модулятора, согласно изобретению в прямой канал компенсатора спектральных линий помехи введен перемножитель-смеситель, первый вход которого является входом устройства и подключен к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС, а выход соединен с первым входом алгебраического сумматора, компенсирующий канал компенсатора спектральных линий помехи выполнен в виде последовательно включенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП), цифрового фильтра нижних частот (ФНЧ) и цифроаналогового преобразователя (ЦАП), при этом первый вход АЦП соединен с входом перемножителя-смесителя, выход ЦАП соединен со вторым входом алгебраического сумматора, управляющий вход АЦП и управляющий вход цифрового ФНЧ объединены и подключены к источнику импульсов дискретизации, вход фазовращателя подключен к источнику сигналов гетеродина, а его выход - ко второму входу перемножителя-смесителя.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known multi-channel correlation-filter receiving device containing sequentially included a compensator for spectral interference lines and a multi-channel device for correlation-filter processing of received signals of a pulse-Doppler radar, as well as a phase shifter and a generator of a weight function, moreover, a compensator of spectral interference lines contains in direct channel sequentially connected algebraic adder, broadband filter, modulator and amplifier and the output of the generator of the weight function is connected to the second input of the modulator, according to the invention, a multiplier-mixer is introduced into the direct channel of the spectral interference compensator, the first input of which is the input of the device and connected to the output of the signal source of the pulse-Doppler radar, and the output is connected to the first input of the algebraic adder, the compensating channel of the compensator for the spectral interference lines is made in the form of a series-connected analog-to-digital converter (ADC), a digital filter lower their frequencies (low-pass filter) and digital-to-analog converter (DAC), while the first ADC input is connected to the input of the multiplier-mixer, the digital-to-analog converter output is connected to the second input of the algebraic adder, the control input of the ADC and the control input of the digital low-pass filter are combined and connected to the sampling pulse source, the input the phase shifter is connected to the local oscillator signal source, and its output is connected to the second input of the mixer multiplier.
В качестве цифрового ФНЧ использован канонический рекурсивный цифровой ФНЧ первого или второго порядка.The canonical recursive digital low-pass filter of the first or second order is used as a digital low-pass filter.
Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом выражаются в следующем. Вместо части схемы аналогового компенсатора спектральных линий помехи в заявленном устройстве включена схема, представляющая собой цифровой селектор движущихся целей (СДЦ) компенсационного типа, содержащий в прямом канале последовательно включенные перемножитель-смеситель и алгебраический сумматор, а в компенсирующем канале - последовательно включенные АЦП, цифровой ФНЧ и ЦАП, а также фазовращатель, через который перемножитель-смеситель связан с гетеродином импульсно-доплеровской РЛС. Такой цифровой СДЦ компенсационного типа обладает бесконечной режекторной гребенчатой характеристикой за счет цифрового ФНЧ и поэтому подавляет все спектральные линии пассивных помех вне зависимости от полосы пропускания широкополосного фильтра. При этом в установившемся режиме происходит подавление амплитуды импульсов помехи, которые выделяются цифровым ФНЧ, а спектральные линии и амплитуда импульсов доплеровских сигналов сохраняются неизменными, так как не выделяются цифровым ФНЧ в компенсирующем канале СДЦ. Кроме того, применение цифрового компенсирующего канала исключает параметрические и климатические факторы на работу СДЦ, стабилизирует все его характеристики и позволяет легко менять его параметры, так как они определяются весовыми коэффициентами цифрового ФНЧ. Важным преимуществом изобретения является также то, что такой цифровой СДЦ позволяет работать непосредственно с радиосигналами на более высокой промежуточной частоте, чем прототип, так как за счет преобразования частоты в АЦП при дискретизации и в перемножителе-смесителе при гетеродинировании, на выходе цифрового СДЦ происходит существенное снижение промежуточной частоты без дополнительного оборудования, что упрощает дальнейшую обработку сигналов, особенно при цифровой реализации КФК УОС. При этом используются АЦП, разрядность которых меньше той, что требуется в устройстве без применения селекции движущихся целей.Causal relationships of the features of the invention with the technical result are expressed in the following. Instead of a part of the circuit of an analog compensator of spectral interference lines in the claimed device, a circuit is included, which is a digital moving target selector (SDC) of a compensation type, containing a multiplier-mixer and an algebraic adder in a direct channel, and ADC and a digital low-pass filter in a compensating channel and the DAC, as well as the phase shifter, through which the multiplier-mixer is connected to the local oscillator of the pulse-Doppler radar. Such a compensation digital type SDC possesses an infinite notch comb response due to a digital low-pass filter and therefore suppresses all spectral lines of passive interference regardless of the bandwidth of the broadband filter. In this case, in the steady state, the amplitude of the interference pulses is suppressed, which are emitted by the digital low-pass filter, and the spectral lines and the amplitude of the pulses of the Doppler signals remain unchanged, since they are not allocated by the digital low-pass filter in the compensating channel of the SDC. In addition, the use of a digital compensating channel eliminates parametric and climatic factors for the operation of the SDC, stabilizes all its characteristics and makes it easy to change its parameters, since they are determined by the weight coefficients of the digital low-pass filter. An important advantage of the invention is the fact that such a digital SDS allows you to work directly with radio signals at a higher intermediate frequency than the prototype, since due to the frequency conversion to ADC during sampling and in the mixer multiplier during heterodyning, the output of the digital SDS significantly decreases intermediate frequency without additional equipment, which simplifies further signal processing, especially with the digital implementation of KFK UOS. In this case, ADCs are used, the bit depth of which is less than that required in the device without the use of moving targets selection.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - функциональная схема многоканального корреляционно-фильтрового приемного устройства с селекцией движущихся целей; фиг.2 и 3 - соответственно временные и спектральные характеристики, поясняющие работу устройства.The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a functional diagram of a multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets; figure 2 and 3, respectively, the temporal and spectral characteristics that explain the operation of the device.
Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство с селекцией движущихся целей (фиг.1) содержит последовательно включенные цифровой СДЦ 1 компенсационного типа, широкополосный фильтр 2, модулятор 3, усилитель 4 и многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов РЛС 5, а также генератор весовой функции 6, выход которого соединен со вторым входом модулятора 3. Цифровой СДЦ 1 содержит в прямом канале последовательно включенные перемножитель-смеситель 7 и алгебраический сумматор 8, а также фазовращатель 9; в компенсирующем канале он содержит последовательно включенные АЦП 10, цифровой ФНЧ 11 и ЦАП 12. Первый вход перемножителя-смесителя 7 является входом устройства, он подключен к выходу источника принимаемых сигналов импульсно-доплеровской РЛС (не показан) и соединен также с входом АЦП 10. Второй вход перемножителя-смесителя 7 соединен с выходом фазовращателя 9, вход которого подключен к источнику сигнала гетеродина с частотой fГЕТ (не показан). Выход ЦАП 12 соединен со вторым входом алгебраического сумматора 8, выход которого является выходом цифрового СДЦ 1 и соединен с входом широкополосного фильтра 2. Управляющий вход АЦП 10 и управляющий вход цифрового ФНЧ 11 объединены и подключены к источнику импульсов дискретизации (не показан), следующих с частотой повторения fДК.A multichannel correlation filter receiver with moving target selection (Fig. 1) contains sequentially connected
Многоканальное устройство корреляционно-фильтровой обработки принимаемых сигналов РЛС 5 (аналоговых или цифровых с предварительным оцифрением сигнала) содержит набор из N идентичных КФК, каждый из которых состоит из последовательно включенных каскада стробирования по дальности (аналогового или цифрового) и набора из М узкополосных фильтров с примыкающими полосами (аналоговых или цифровых) [2, 3]. В качестве цифрового ФНЧ 11 может быть использован известный канонический рекурсивный цифровой ФНЧ первого или второго порядка [4]. В частности, ФНЧ второго порядка может быть выполнен в виде последовательно включенных первого, второго сумматоров и умножителя на нормирующий коэффициент; последовательно включенных первого и второго устройств задержки; первого, второго, третьего и четвертого умножителей на весовой коэффициент; при этом выход первого сумматора также соединен с входом первого устройства задержки, выход которого также соединен с входами первого и третьего умножителей на весовой коэффициент, выходы которых подключены ко вторым входам, соответственно, второго и первого сумматоров, выход второго устройства задержки соединен с входами второго и четвертого умножителей на весовой коэффициент, выходы которых подключены к третьим входам, соответственно, второго и первого сумматоров; первый вход первого сумматора является первым входом ФНЧ, его управляющий вход соединен с синхронизатором, а выход умножителя на нормирующий коэффициент является выходом ФНЧ второго порядка. Устройства задержки в ФНЧ могут быть выполнены в виде многозвенных структур цифровых сдвигающих регистров, при этом цифровой ФНЧ 11 в целом может быть выполнен, например, в виде известной структурной схемы второго порядка [5] с числом звеньев сдвигающих регистров m в каждом цифровом разряде, равным произведению частоты дискретизации fДК на период повторения импульсов квазинепрерывного сигнала T=1/F, где F - частота повторения импульсов, т.е. m=fДКТ. Если на первом и втором входах алгебраического сумматора 8 колебания принимаемого и компенсирующего сигналов противофазны, то он выполняет функцию суммирования сигналов, в противном случае - функцию вычитания сигналов. При суммировании входных сигналов алгебраический сумматор 8 может быть выполнен на резисторах или активных элементах с общей нагрузкой [6], а при вычитании входных сигналов - в виде дифференциального усилителя [7]. В качестве перемножителя-смесителя 7 может быть использован аналоговый перемножитель, реализованный в виде стандартной микросхемы, например, типа К174ПС1 [8].A multichannel device for correlation and filter processing of received
Многоканальное корреляционно-фильтровое приемное устройство с селекцией движущихся целей работает следующим образом (фиг.1). На его вход и, соответственно, в перемножитель-смеситель 7 и АЦП 10 цифрового СДЦ 1 поступает аддитивная смесь (сумма) пачки когерентных радиоимпульсов пассивной помехи и доплеровских сигналов, в общем случае совпадающих по времени, имеющих длительность τ и период повторения T=1/F с частотой заполнения радиоимпульсов помехи fПЧ и радиоимпульсов доплеровского сигнала fПЧ+FД, где fПЧ - промежуточная частота на входе тракта, FД - доплеровский сдвиг частоты сигнала от движущегося объекта. При этом амплитуда импульсов помехи существенно превышает амплитуду импульсов сигнала и по времени они неразличимы (фиг.2а, осциллограмма 1). Однако их гребенчатые спектры различаются за счет доплеровского сдвига гребенчатого спектра радиоимпульсов доплеровского сигнала с центральной частотой спектра fПЧ+FД относительно неподвижного гребенчатого спектра радиоимпульсов помехи с центральной частотой спектра fПЧ. С выхода АЦП 10 преобразованный в цифровую форму сигнал поступает в цифровой ФНЧ 11, обладающий узкополосной гребенчатой АЧХ с периодом гребней F=1/T, который выделяет гребенчатый спектр помехи и не пропускает гребенчатый спектр доплеровского сигнала. Поэтому, после преобразования в аналоговую форму в ЦАП 12 на выходе компенсирующего канала цифрового СДЦ 1 выделяются только радиоимпульсы помехи, которые в алгебраическом сумматоре 8 вычитаются из смеси радиоимпульсов помехи и доплеровского сигнала, в результате чего импульсы помехи подавляются в заданное число раз, а импульсы доплеровского сигнала проходят без подавления. Следует заметить, что для выделения в цифровом ФНЧ 11 радиоимпульсов помехи с частотой заполнения fПЧ необходимо, чтобы эта частота была кратна частоте повторения гребней этого фильтра, равной F, т.е. fПЧ=nfF, где nf - целое число. В импульсно-доплеровских системах это, как правило, выполняется, так как в них и промежуточные частоты и частоты повторения импульсов формируются кратно из одной и той же опорной частоты f0.A multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets works as follows (figure 1). An additive mixture (sum) of a packet of coherent radio pulses of passive interference and Doppler signals, generally coinciding in time, with a duration of τ and a repetition period T = 1 / is received at its input and, accordingly, in the multiplier-
При включении и выключении пачки импульсов смеси квазинепрерывного сигнала возникают переходные процессы на переднем и заднем фронтах пачки [8], как показано на фиг.2а (осциллограмма 2), за счет инерционности узкополосного цифрового ФНЧ 11. Наличие переходных процессов не позволяет эффективно использовать результат подавления импульсов помехи, поэтому они должны быть исключены из дальнейшей обработки сигналов. Для вырезания переходных процессов служит модулятор 3, управляемый весовой функцией от генератора 6. Весовая функция может быть прямоугольной или гладкой, например, в виде функции Хемминга, начало которых задержано относительно начала пачки на время переходного процесса ТПП, а конец совпадает с концом принимаемой пачки. На фиг.2а показаны сигналы на выходе модулятора 3 для случая прямоугольной весовой функции (осциллограмма 3) и для случая функции Хемминга (осциллограмма 4), где принято ТПП=50 Т, длительность пачки Т0=200 Т и длительность весовой функции ТВ=150 Т, а также видно существенное подавление импульсов помехи в установившемся режиме (более 30 дБ). После модулятора 3 уровень остатков от компенсации импульсов помехи увеличивается на величину подавления смеси в цифровом СДЦ 1 с помощью усилителя 4, что тем самым во столько же раз повышает динамический диапазон устройства.When turning on and off the pulse train of a mixture of a quasicontinuous signal, transients occur at the leading and trailing edges of the packet [8], as shown in Fig. 2a (waveform 2), due to the inertia of the narrow-band digital low-pass filter 11. The presence of transient processes does not allow the effective use of the suppression result interference pulses, therefore, they should be excluded from further signal processing. To cut out transients, use a
Преобразование частоты входного радиосигнала в цифровом СДЦ 1 происходит следующим образом. При частоте заполнения импульсов входного радиосигнала fПЧ и частоте дискретизации этого сигнала в АЦП 10 fДК на выходе ЦАП 12 образуется набор прямых и зеркальных спектров:The frequency conversion of the input radio signal in
- прямые спектры на частотах fПЧ-fДК, fПЧ, fПЧ+fДК и т.д.;- direct spectra at frequencies f IF -f DC , f IF , f IF + f DC , etc .;
- зеркальные спектры на частотах 2fДК-fПЧ, 3fДК-fПЧ и т.д.- mirror spectra at frequencies 2f DK -f IF , 3f DK -f IF , etc.
Так как в импульсно-доплеровских РЛС вся сетка частот кратна опорной частоте f0, то, полагая, fПЧ=nf0 и fДК=(n-1)f0, получим прямые спектры на частотах f0, nf0, (2n-1)f0 и т.д. и зеркальные спектры на частотах (n-2)f0, (2n-3)f0 и т.д. На фиг.3а показаны спектрограммы процессов в цифровом СДЦ 1 при n=6, при этом спектр входного сигнала расположен на частоте 6f0 (спектрограмма 1), а спектры дискретизации на выходе ЦАП 12 - на частотах f0 (спектрограмма 3), 6f0 (спектрограмма 3b), 11f0 (спектрограмма 3d) и т.д. (прямые спектры) и на частотах 4f0 (спектрограмма 3а), 9f0 (спектрограмма 3с) и т.д. (зеркальные спектры) при частоте дискретизации 5f0 (спектральная линия 7). Как видно из спектрограмм, наиболее интенсивным является прямой спектр дискретизации на частоте f0, интенсивность остальных спектров быстро падает с частотой. Это связано с меандровой формой импульсов дискретизации, обычно используемой в стандартных АЦП. Чтобы компенсировать импульсы помехи необходимо спектр помехи на входе алгебраического сумматора 8 перенести также на частоту f0. Для этого в прямом канале цифрового СДЦ 1 предусмотрен перемножитель-смеситель 7, на второй вход которого поступает сигнал гетеродина с частотой fГЕТ=fДК=5f0 (фиг.3а, спектральные линии, соответственно, 6 и 7), при этом на выходе перемножителя-смесителя 7 образуется два спектра на частотах fПЧ±fГЕТ, т.е. на частотах f0 и 11f0 (фиг.3а, соответственно, спектрограммы 2а и 2b), интенсивность которых в 2 раза меньше, чем интенсивность спектра входного сигнала на частоте 6f0 (фиг.3а, спектрограмма 1). Поэтому для получения заданной глубины подавления Р импульсов помехи необходимо, чтобы коэффициент передачи компенсирующего канала на всех гребнях АЧХ составлял К0=(Р-1)/Р, что, например, при Р=30 (30 дБ) составляет K0=29/30=0.966. Это достигается путем фиксации нужного значения нормирующего коэффициента передаточной функции цифрового ФНЧ 11 компенсирующего канала. Широкополосный фильтр 2 имеет центральную частоту f0 и полосу пропускания не более 2/τ и поэтому отсеивает все остальные спектры, действующие в прямом и компенсирующем каналах цифрового СДЦ 1. В результате весовой обработки со стробированием в модуляторе 3 интенсивность спектров помехи существенно уменьшается, как видно из фиг.3а, где спектр 4 есть результат весовой обработки прямоугольной функцией, спектр 5 - результат весовой обработки гладкой функцией Хемминга.Since the entire frequency grid in pulse-Doppler radars is a multiple of the reference frequency f 0 , then, assuming f IF = nf 0 and f DC = (n-1) f 0 , we obtain direct spectra at frequencies f 0 , nf 0 , (2n -1) f 0 , etc. and mirror spectra at frequencies (n-2) f 0 , (2n-3) f 0 , etc. Figure 3a shows spectrograms of processes in
На фиг.2б показаны осциллограммы, поясняющие процесс компенсации импульсов помехи в цифровом СДЦ 1 в установившемся режиме в масштабе длительности импульса:On figb shows the waveforms explaining the process of compensation of impulse noise in the
осциллограмма 1 - радиоимпульс помехи на входе цифрового СДЦ 1 длительностью τ=Т/10 с частотой заполнения fПЧ=6f0;waveform 1 - interference radio pulse at the input of
осциллограмма 2 - импульс на выходе перемножителя-смесителя 7, представляющий колебания в виде суммы разностной частоты fПЧ-fГЕТ=f0 и суммарной частоты fПЧ+fГЕТ=11f0;waveform 2 - pulse at the output of the multiplier-
осциллограмма 3 - импульс на выходе ЦАП 12 в виде ступенчатого колебания с частотой повторения f0, представляющего результат дискретизации входного радиоимпульса 1 с частотой дискретизации fДК=5f0 и фильтрации его в цифровом ФНЧ 11; длительность ступенек составляет τДК=1/fДК; ступенчатые колебания 3 и суммарные колебания 2 совмещены так, что по амплитуде и фазе средняя линия колебаний 3 совпадает со средней линией колебаний 2, при этом фаза колебаний 2 подстраивается за счет сдвига фазы колебаний гетеродина fГЕТ на втором входе перемножителя-смесителя 7 с помощью фазовращателя 9, который может быть выполнен с помощью простой RC-цепи;waveform 3 - pulse at the output of the DAC 12 in the form of a stepwise oscillation with a repetition frequency f 0 representing the result of sampling the
осциллограмма 4 представляет импульс результата фильтрации разности колебаний 2 и 3 в алгебраическом сумматоре 8 на выходе широкополосного фильтра 2 с частотой заполнения f0, при этом все другие спектры преобразования входного сигнала в цифровом СДЦ 1 эффективно подавляются.Oscillogram 4 represents the pulse of the result of filtering the difference between the
На фиг.3б показаны спектрограммы, иллюстрирующие процесс очищения спектра помехи в диапазоне доплеровских частот f0±F:On figb shows spectrograms illustrating the process of clearing the interference spectrum in the range of Doppler frequencies f 0 ± F:
спектрограмма 1 представляет спектр пачки импульсов принятого сигнала помехи, преобразованный в перемножителе-смесителе 7 на частоту f0, в виде главных лепестков, следующих с частотой повторения импульсов F=1/T, и боковых лепестков между ними с уровнем ниже уровня главных лепестков, зависящим от числа импульсов в пачке;
спектрограмма 2 представляет спектр ступенчатого колебания импульсов пачки помехи на выходе ЦАП 12 компенсирующего канала СДЦ на частоте f0, где видно, что главные лепестки этого спектра совпадают с главными лепестками спектра импульсов на выходе перемножителя-смесителя 7 прямого канала, а боковые лепестки спадают быстрее за счет гребенчатой АЧХ цифрового ФНЧ 11;
спектрограмма 3 представляет спектр пачки импульсов на выходе широкополосного фильтра 2, где видно, что главные лепестки существенно подавлены на всех частотах повторения в результате вычитания спектров 1 и 2, а боковые лепестки остаются без изменения;
спектрограмма 4 представляет спектр пачки подавленных импульсов помехи на выходе модулятора 3 при прямоугольной весовой обработке, вырезающей переходные процессы СДЦ, при этом главные лепестки спектра помехи остаются без изменения, а боковые лепестки существенно уменьшаются;spectrogram 4 represents the spectrum of a packet of suppressed interference pulses at the output of
спектрограмма 5 представляет спектр той же пачки, но при гладкой весовой обработке функцией Хемминга со стробированием, при этом видно полное очищение спектра импульсов подавленной помехи от боковых лепестков в динамическом диапазоне 100 дБ относительно уровня главных лепестков спектра пачки импульсов помехи на входе приемного устройства.
Таким образом, осуществление изобретения позволяет существенно повысить помехозащищенность приемного тракта импульсно-доплеровской РЛС при значительном упрощении компенсатора помехи, повысить его динамический диапазон по помехе, стабильность его режекторных характеристик и обрести возможность управления их параметрами, а также снизить требования к разрядности и быстродействию вторичного АЦП, необходимого при цифровой реализации КФК. Это обеспечивается тем, что в предложенном цифровом СДЦ 1 может быть использован малоразрядный быстродействующий АЦП 10, достаточный для предварительного подавления пачки импульсов помехи до уровня максимального доплеровского сигнала, в то время, как в противном случае для цифровой реализации КФК без предварительной селекции движущихся целей потребовался бы многоразрядный быстродействующий АЦП. Так, например, при отсутствии селекции движущихся целей для реализации динамического диапазона КФК в 100 дБ требуется 17-разрядный быстродействующий АЦП. В заявленном устройстве достаточно иметь менее быстродействующий 10...12-разрядный АЦП на входе цифрового КФК, обеспечивающий динамический диапазон по доплеровскому сигналу в 60-70 дБ, и 5...7-разрядный АЦП 10 в цифровом СДЦ 1, обеспечивающий предварительное подавление импульсов помехи на 30-40 дБ до уровня максимального доплеровского сигнала, что гораздо дешевле.Thus, the implementation of the invention allows to significantly increase the noise immunity of the receiving path of the pulse-Doppler radar with a significant simplification of the interference compensator, to increase its dynamic range by interference, the stability of its notch characteristics and to gain the ability to control their parameters, as well as reduce the requirements for the bit capacity and speed of the secondary ADC, necessary for the digital implementation of KFK. This is ensured by the fact that in the proposed
Источники информацииInformation sources
1. RU №2205422, G 01 S 13/52, 13/626, H 04 B 1/10, 2003.1. RU No. 2205422, G 01 S 13/52, 13/626, H 04
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.6.2. Reference radar. Ed. M. Skolnik, New York, 1970: Per. from English (in four volumes) / Under the general ed. K.N. Trofimova;
3. П.А.Бакулев, В.М.Степин. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Радио и связь, 1986, стр.140-141, рис.5.20.3. P.A. Bakulev, V.M. Stepin. Methods and devices for moving targets selection. M .: Radio and communications, 1986, pp. 140-141, Fig. 5.20.
4. С.И.Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983, стр.489-491.4.S.I. Baskakov. Radio circuits and signals. M.: Higher School, 1983, pp. 489-491.
5. А.Антонью. Цифровые фильтры: анализ и проектирование. М.: Радио и связь, 1983, стр.292-293.5. A. Anthony. Digital filters: analysis and design. M .: Radio and communications, 1983, pp. 292-293.
6. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. М.А.Соколова. М.: Высшая школа, 1984, стр.131-136.6. Design of radar receiving devices. Ed. M.A.Sokolova. M.: Higher School, 1984, pp. 131-136.
7. Радиоприемные устройства. Под ред. Л.Г.Барулина. М.: Радио и связь, 1984, стр.101-102.7. Radio receivers. Ed. L.G. Barulina. M .: Radio and communications, 1984, pp. 101-102.
8. А.А.Трухачев. Радиолокационные сигналы и их применения. М.: Воениздат, 2005, стр.112-113.8. A.A. Trukhachev. Radar signals and their applications. M .: Military Publishing House, 2005, pp. 112-113.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138372/09A RU2297013C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138372/09A RU2297013C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2297013C1 true RU2297013C1 (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=38000430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005138372/09A RU2297013C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297013C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2439609C2 (en) * | 2010-02-08 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets |
| RU199139U1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-08-19 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar receiver with multichannel weight processing |
| RU202191U1 (en) * | 2020-01-27 | 2021-02-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar radio receiver with multi-view signal accumulation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4292635A (en) * | 1978-12-26 | 1981-09-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Signal processing system |
| SU1328925A1 (en) * | 1985-07-08 | 1987-08-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Digital recursive filter |
| RU2118052C1 (en) * | 1996-07-25 | 1998-08-20 | Андрей Константинович Морозов | Method and device for information transmission in multiple beam channel |
| RU2205422C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" | Multichannel correlation-filtration receiving facility |
| EP1453211A2 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-01 | NTT DoCoMo, Inc. | Radio communication system, radio station, and radio communication method |
-
2005
- 2005-12-12 RU RU2005138372/09A patent/RU2297013C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4292635A (en) * | 1978-12-26 | 1981-09-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Signal processing system |
| SU1328925A1 (en) * | 1985-07-08 | 1987-08-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Digital recursive filter |
| RU2118052C1 (en) * | 1996-07-25 | 1998-08-20 | Андрей Константинович Морозов | Method and device for information transmission in multiple beam channel |
| RU2205422C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" | Multichannel correlation-filtration receiving facility |
| EP1453211A2 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-01 | NTT DoCoMo, Inc. | Radio communication system, radio station, and radio communication method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2439609C2 (en) * | 2010-02-08 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets |
| RU199139U1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-08-19 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar receiver with multichannel weight processing |
| RU202191U1 (en) * | 2020-01-27 | 2021-02-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Pulse-Doppler radar radio receiver with multi-view signal accumulation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7193544B1 (en) | Parallel, adaptive delta sigma ADC | |
| US6864827B1 (en) | Digital intermediate frequency receiver module for use in airborne SAR applications | |
| US7705761B2 (en) | System and method for wideband direct sampling and beamforming using complex analog to digital converter | |
| EP0957532B1 (en) | Multiple frequency band antenna | |
| US4379295A (en) | Low sidelobe pulse compressor | |
| CA2887372C (en) | Improvements in and relating to radar receivers | |
| US20020057219A1 (en) | Adaptive array antenna | |
| US8891673B1 (en) | System and method for a multichannel transmitter and receiver | |
| CN102082578B (en) | General ultra-wideband reception method | |
| US8208527B2 (en) | Scalable reconfigurable concurrent filter for wide-bandwidth communication | |
| US8294524B2 (en) | Transversal agile local oscillator synthesizer | |
| US5777908A (en) | Comb filter with a smaller number of delay elements | |
| RU2297013C1 (en) | Multi-channel correlation-filter receiving arrangement with selection of moving targets | |
| RU2205422C1 (en) | Multichannel correlation-filtration receiving facility | |
| WO2013067594A1 (en) | An apparatus and a method for obtaining information about at least one target | |
| JP2918857B2 (en) | Digital center line filter | |
| Obradović et al. | Practical implementation of digital down conversion for wideband direction finder on FPGA | |
| RU2439609C2 (en) | Multi-channel correlation-filter receiving device with selection of moving targets | |
| RU2327187C2 (en) | Multi-channel correlated-filtering receiving device with double link selection of moving targets (alternatives) | |
| RU2319170C1 (en) | Digital multi-channel correlation-filtering receiving device with selection of moving targets | |
| US6265998B1 (en) | Sampling device having an intrinsic filter | |
| RU2254594C1 (en) | Correlation-filter arrangement for selection of moving targets | |
| RU2291463C2 (en) | Processing radar impulse signals analog-discrete mode | |
| Li et al. | Band-pass sampling techniques for high resolution multi-channel single-chip radar systems | |
| Yao | Design of a High-speed Multi-channel Digital Receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141213 |