RU2315331C1 - Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method - Google Patents
Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315331C1 RU2315331C1 RU2006113847/09A RU2006113847A RU2315331C1 RU 2315331 C1 RU2315331 C1 RU 2315331C1 RU 2006113847/09 A RU2006113847/09 A RU 2006113847/09A RU 2006113847 A RU2006113847 A RU 2006113847A RU 2315331 C1 RU2315331 C1 RU 2315331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output
- frequency
- input
- analog
- Prior art date
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к импульсным радиолокационным системам (РЛС), работающим с некогерентным передатчиком на неподвижных и подвижных носителях, и может быть использовано как для повышения потенциала связи, так и для разрешения целей по доплеровской частоте.The present invention relates to pulsed radar systems (radar), operating with an incoherent transmitter on fixed and mobile carriers, and can be used both to increase communication potential and to resolve targets at the Doppler frequency.
Известны некогерентные по излучению РЛС, но обеспечивающие доплеровскую фильтрацию сигнала. В [1] описана РЛС, где зондирующий импульсный сигнал после смешения с частотой местного гетеродина переносится на промежуточную частоту, используемую для фазирования когерентного гетеродина. Отраженный сигнал после смешивания с частотой местного гетеродина и усиления поступает на смеситель (фазовый детектор), где смешивается с сигналом когерентного гетеродина. В результате получается когерентный отраженный сигнал на видеочастоте, который далее может быть отфильтрован по доплеровской частоте для разрешения подвижных целей.Radar incoherent in radiation are known, but providing Doppler filtering of a signal. In [1], a radar station was described where, after mixing, the probe pulse signal is transferred to the intermediate frequency used for phasing the coherent local oscillator after mixing with the local oscillator frequency. After mixing with the frequency of the local local oscillator and amplification, the reflected signal is fed to the mixer (phase detector), where it is mixed with the signal of the coherent local oscillator. The result is a coherent reflected signal at the video frequency, which can then be filtered by the Doppler frequency to resolve moving targets.
Недостатком этого устройства является возможность работы только с простым сигналом, формируемым магнетроном, сложность обеспечения временной стабильности фазы и частоты когерентного гетеродина при больших задержках отраженного сигнала, а также необходимость стабилизации несущей частоты передатчика.The disadvantage of this device is the ability to work only with a simple signal generated by a magnetron, the difficulty of ensuring the temporal stability of the phase and frequency of the coherent local oscillator at high delays of the reflected signal, and the need to stabilize the carrier frequency of the transmitter.
В [2] для запоминания фазы зондирующего сигнала и обеспечения когерентного приема сигналов на интервале между зондирующими импульсами задающему генератору, работающему на несущей частоте излучаемого сигнала, навязывалась начальная фаза колебаний каждого сигнала некогерентного передатчика. Задающий генератор построен на объемном резонаторе. Интервал когерентного приема в эксперименте достигал 2 мс.In [2], to memorize the phase of the probe signal and ensure coherent reception of signals in the interval between the probe pulses, an initial oscillation phase of each signal of the incoherent transmitter was imposed on a master oscillator operating at the carrier frequency of the emitted signal. The master oscillator is built on a volume resonator. The coherent reception interval in the experiment reached 2 ms.
Недостатком устройства, так же как и в [1], является ограничение на вид сигнала (простой, формируемый магнетроном) и необходимость стабилизации несущей частоты передатчика от импульса к импульсу.The disadvantage of the device, as in [1], is the restriction on the type of signal (simple, generated by a magnetron) and the need to stabilize the carrier frequency of the transmitter from pulse to pulse.
В способе [3] при излучении некогерентного сигнала магнетронного передатчика производится перенос зондирующего сигнала на промежуточную частоту и прецизионное фазирование устройства синхронизации выборки сигнала к фазе зондирующего сигнала на промежуточной частоте. Принимаемый отраженный сигнал после преобразования и усиления на промежуточной частоте оцифровывается на анализируемой дальности с помощью АЦП. Особенностью получения квадратур отраженного сигнала на анализируемой дальности является то, что они получаются с помощью одного АЦП путем выборки отраженного сигнала на промежуточной частоте в двух соседних точках, разделенных по времени на четверть периода промежуточной частоты. Далее квадратурный сигнал обрабатывается в доплеровских фильтрах для селекции сигналов подвижной цели.In the method [3], when the incoherent signal of the magnetron transmitter is emitted, the probe signal is transferred to the intermediate frequency and the precision phasing of the signal sampling synchronization device to the phase of the probe signal at the intermediate frequency is performed. The received reflected signal after conversion and amplification at the intermediate frequency is digitized at the analyzed range using the ADC. A feature of obtaining quadratures of the reflected signal at the analyzed range is that they are obtained using one ADC by sampling the reflected signal at an intermediate frequency at two neighboring points, divided by time by a quarter of the period of the intermediate frequency. The quadrature signal is then processed in Doppler filters to select moving target signals.
Недостатком способа является ограничение на вид зондирующего сигнала (простой, без внутриимпульсной модуляции), повышенные требования к быстродействию схемы привязки синхронизатора выборки отраженного сигнала к фазе зондирующего сигнала и к стабилизации частоты передатчика. Предполагается, что внутриимпульсная частота некогерентного передатчика постоянна, однако на практике несущая частота одиночного зондирующего сигнала может изменяться, что приводит к тому, что когерентность приема с фазированным гетеродином обеспечивается для части зондирующего импульса, соответственно это приводит к потерям в потенциале связи.The disadvantage of this method is the restriction on the type of the probing signal (simple, without intrapulse modulation), increased requirements for the speed of the synchronization circuitry of the sampling of the reflected signal to the phase of the probing signal and to stabilize the transmitter frequency. It is assumed that the intrapulse frequency of the incoherent transmitter is constant, however, in practice, the carrier frequency of a single probe signal can vary, which leads to the fact that the coherence of reception with a phased local oscillator is provided for part of the probe pulse, respectively, this leads to losses in the communication potential.
В способе [4], принятом в качестве прототипа, для обеспечения межпериодной когерентной обработки отраженного сигнала при некогерентном зондирующем сигнале, формируемом магнетроном, в каждый период формируют опорный сигнал путем отбора части мощности зондирующего сигнала, переноса его на промежуточную частоту, оцифровки, запоминания и использования его для фазовой коррекции принимаемых сигналов, перенесенных на промежуточную частоту и оцифрованных на интервале между зондирующими импульсами. Квадратурный сигнал приемника после фазовой коррекции когерентно накапливается (межпериодная когерентная обработка). Варианты фазовой коррекции, по существу внутрипериодной обработки отраженного сигнала, включают: 1) предварительное преобразование оцифрованных на промежуточной частоте реализаций принятого и излученного сигналов в комплексные аналитические сигналы и вычисления их кросскорреляции, 2) вычисление реализации I-той квадратуры сигнала на выходе фазовой коррекции путем кросскорреляции реализации принятого сигнала, оцифрованного на промежуточной частоте, с оцифрованным на промежуточной частоте излученным, вычисление Q-той квадратуры на выходе фазовой коррекции путем кросскорреляции реализации принятого сигнала, оцифрованного на промежуточной частоте, с оцифрованным на промежуточной частоте излученным, задержанным на четверть периода промежуточной частоты, 3) винеровскую фильтрацию входного оцифрованного на промежуточной частоте сигнала. Параметры фильтра перестраиваются в соответствии с формой каждого излученного сигнала и соотношением сигнал/шум. Данный фильтр, наряду с коррекцией фазы принятых сигналов, обеспечивающей дальнейшую когерентную обработку, обеспечивает повышение разрешения РЛС по дальности.In the method [4], adopted as a prototype, to provide interperiodic coherent processing of the reflected signal with an incoherent probe signal generated by a magnetron, a reference signal is generated in each period by selecting part of the probe signal power, transferring it to an intermediate frequency, digitizing, storing and using it for phase correction of received signals transferred to an intermediate frequency and digitized in the interval between the probe pulses. The quadrature signal of the receiver after phase correction coherently accumulates (inter-period coherent processing). Options for phase correction, essentially intra-period processing of the reflected signal, include: 1) preliminary conversion of the realizations of the received and emitted signals digitized at the intermediate frequency into complex analytical signals and calculation of their cross-correlation, 2) calculation of the implementation of the I-th quadrature of the signal at the output of the phase correction by cross-correlation realizing the received signal digitized at an intermediate frequency, emitted at an intermediate frequency, calculating the Qth quadrature at during phase correction by cross-correlating the implementation of the received signal digitized at the intermediate frequency with the emitted digitized at the intermediate frequency, delayed by a quarter of the period of the intermediate frequency, 3) Wiener filtering of the input signal digitized at the intermediate frequency. The filter parameters are tuned in accordance with the shape of each emitted signal and the signal-to-noise ratio. This filter, along with the correction of the phase of the received signals, providing further coherent processing, provides increased radar resolution in range.
Данное решение снимает жесткие требования к внутриимпульсной частотной и фазовой стабильности несущей частоты, поскольку учитывает форму каждого зондирующего сигнала при приеме отраженного.This solution removes the stringent requirements for in-pulse frequency and phase stability of the carrier frequency, since it takes into account the shape of each probe signal when receiving the reflected signal.
Недостатком РЛС-прототипа является невозможность когерентной обработки сигнала при перестройке несущей частоты от импульса к импульсу, поскольку промежуточная частота принятого сигнала становится переменной, происходит искажение сигналов в УПЧ и это не учитывается дальнейшей обработкой сигнала.The disadvantage of the radar prototype is the impossibility of coherent signal processing during the tuning of the carrier frequency from pulse to pulse, since the intermediate frequency of the received signal becomes variable, signal distortion occurs in the amplifier and this is not taken into account by further signal processing.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности когерентной обработки отраженного сигнала при некогерентном формировании зондирующего с произвольной внутриимпульсной модуляцией и перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу. Предлагаемое изобретение устраняет необходимость фазирования каких-либо генераторов, снижает требования к стабильности частоты передатчика как внутри импульса, так и от периода к периоду зондирования.The aim of the invention is to enable coherent processing of the reflected signal during incoherent formation of a probe with arbitrary intrapulse modulation and tuning of the carrier frequency from pulse to pulse. The present invention eliminates the need for phasing of any generators, reduces the requirements for stability of the frequency of the transmitter both inside the pulse and from period to period of sounding.
Поставленная цель достигается тем, что в способе когерентного приема отраженного сигнала при некогерентном зондирующем сигнале, включающем излучение мощных импульсных СВЧ-сигналов через приемопередающую антенну, ориентированную в заданном направлении, в интервале между зондирующими импульсами принимают через ту же приемопередающую антенну отраженный сигнал, преобразуют на промежуточную частоту, усиливают и оцифровывают на промежуточной частоте, после этого запоминают, для каждого зондирующего сигнала формируют и оцифровывают опорный сигнал на промежуточной частоте, фильтруют запомненный отраженный сигнал либо в согласованном, либо в винеровском фильтре, комплексная частотная характеристика которых перестраивается и определяется спектром оцифрованного опорного сигнала, квадратурный сигнал после фильтрации когерентно обрабатывается, введено формирование исходного модулированного на промежуточной частоте сигнала, перенос его на несущую частоту путем сдвига на частоту гетеродина и усиление по мощности, в качестве опорного сигнала используется исходный, модулированный на промежуточной частоте сигнал. Согласно предлагаемому способу на промежуточной частоте формируется исходный (опорный) модулированный сигнал с требуемой шириной спектра, который переносится на несущую частоту путем сдвига на частоту гетеродина, усиливается по мощности и излучается приемопередающей антенной в заданном направлении, каждый импульс исходного модулированного сигнала оцифровывают с периодом выборки Тd, удовлетворяющим теореме Котельникова (1/Td>2Δfз, где Δfз - ширина полосы частот, занимаемой зондирующим сигналом с учетом ширины спектра модулирующей функции, уходов или перестроек частоты исходного модулированного сигнала), и запоминают вектор sm, составленный из N выборок m-го опорного сигнала, принятый в течение анализируемого временного интервала длительностью NTd, m-й отраженный сигнал оцифровывают с тем же периодом Тd и запоминают как вектор um, далее фильтруют либо в согласованном, либо в винеровском фильтре, вектор комплексной частотной характеристики которого Zm определен вектором спектральных составляющих аналитической формы опорного сигнала. При этом:This goal is achieved by the fact that in the method of coherent reception of the reflected signal with an incoherent probe signal, including the emission of powerful pulsed microwave signals through a transceiver antenna oriented in a given direction, in the interval between the probe pulses, the reflected signal is received through the same transceiver antenna and converted to an intermediate frequency, amplify and digitize at an intermediate frequency, then remember, for each probe signal form and digitize oppo signal at an intermediate frequency, the stored reflected signal is filtered either in a matched or in a Wiener filter, the complex frequency response of which is tuned and determined by the spectrum of the digitized reference signal, the quadrature signal is coherently processed after filtering, the formation of the original signal modulated at the intermediate frequency is introduced, transferring it to carrier frequency by shifting by the local oscillator frequency and power gain, the original mode is used as a reference signal intermediate frequency signal. According to the proposed method, at the intermediate frequency, an initial (reference) modulated signal is generated with the required spectral width, which is transferred to the carrier frequency by shifting by the local oscillator frequency, is amplified by power and emitted by the transceiver antenna in a given direction, each pulse of the original modulated signal is digitized with a sampling period T d, satisfy the theorem Kotel'nikova (1 / T d> 2Δf s, where Δf s - bandwidth occupied by the probing signal with the spectrum width modulating Fu ktsii, drifts or rearrangements frequency source modulated signal) and storing the vector s m, composed of N samples of m-th reference signal received during the analyzed time interval duration NT d, m-th reflected signal is digitized with the same period T d and stored as a vector u m , then filtered either in a matched or in a Wiener filter, the vector of the complex frequency response of which Z m is determined by the vector of spectral components of the analytical form of the reference signal. Wherein:
где F-1 - матрица обратного дискретного преобразования Фурье;
Винеровский фильтр при высоком соотношении сигнал/шум для ряда зондирующих сигналов обеспечивает повышение разрешения РЛС по дальности и уменьшает уровень боковых лепестков сжатого сигнала.The Wiener filter with a high signal-to-noise ratio for a number of sounding signals provides an increase in the radar resolution in range and reduces the level of the side lobes of the compressed signal.
Временные квадратурные реализации сжатого сигнала после фильтрации когерентно обрабатываются с получением радиолокационного изображения цели в координатах дальность - доплеровское смещение частоты для обнаружения и измерения ее координат.Temporal quadrature realizations of the compressed signal after filtering are coherently processed to obtain a radar image of the target in the coordinates range - Doppler frequency offset to detect and measure its coordinates.
Поставленная цель достигается также тем, что радиолокационная станция, реализующая способ, содержит последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и второй аналого-цифровой преобразователь, блок когерентной обработки, первый и второй входы которого соединены с одноименными выходами фильтра фазовой коррекции, гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого через запоминающее устройство соединен с первым входом фильтра фазовой коррекции, отличающийся тем, что в радиолокационную станцию введены последовательно соединенные блок управления, цифроаналоговый преобразователь, формирователь модуляции сигнала и передатчик, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя, третий выход блока управления соединен с управляющим входом гетеродина, выход которого соединен с третьим входом передатчика, второй выход блока управления соединен с одноименными входами передатчика и формирователя модуляции сигнала, выход которого соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, четвертый выход блока управления соединен со вторыми входами первого и второго аналого-цифрового преобразователя, второе запоминающее устройство, первый вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, второй вход к шестому выходу блока управления, а выход ко второму входу фильтра фазовой коррекции, пятый выход блока управления подключен ко второму входу первого запоминающего устройства.This goal is also achieved by the fact that the radar station that implements the method contains a series-connected antenna, antenna switch, high-frequency amplifier, mixer, intermediate-frequency amplifier and a second analog-to-digital converter, a coherent processing unit, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the same name phase correction filter, local oscillator, the output of which is connected to the second input of the mixer, the first analog-to-digital converter, the output of which is through a storage device The property is connected to the first input of the phase correction filter, characterized in that the control unit, a digital-to-analog converter, a signal modulator and a transmitter are connected to the radar station, the output of which is connected to the second input of the antenna switch, the third output of the control unit is connected to the control input of the local oscillator, the output of which is connected to the third input of the transmitter, the second output of the control unit is connected to the inputs of the transmitter and the modulator the output of which is connected to the first input of the first analog-to-digital converter, the fourth output of the control unit is connected to the second inputs of the first and second analog-to-digital converter, the second storage device, the first input of which is connected to the output of the second analog-to-digital converter, the second input to the sixth the output of the control unit, and the output to the second input of the phase correction filter, the fifth output of the control unit is connected to the second input of the first storage device.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием, структурной схемой РЛС, реализующей данный способ, и временными диаграммами.The invention is illustrated by a further description, a structural diagram of a radar that implements this method, and timing diagrams.
Фиг.1 - структурная схема РЛС.Figure 1 - structural diagram of the radar.
Фиг.2 - временные диаграммы сигналов на выходах блока управления.Figure 2 - timing diagrams of the signals at the outputs of the control unit.
Фиг.3 - алгоритм работы фильтра фазовой коррекции.Figure 3 - algorithm of the filter phase correction.
На фиг.1 представлена структурная схема РЛС, где приняты следующие обозначения:Figure 1 presents the structural diagram of the radar, where the following notation:
1 - антенна (А);1 - antenna (A);
2 - антенный переключатель (АП);2 - antenna switch (AP);
3 - передатчик (ПРД);3 - transmitter (PRD);
4 - формирователь модуляции сигнала (ФМС);4 - signal modulator (FMS);
5 - усилитель высокой частоты (УВЧ);5 - high frequency amplifier (UHF);
6 - гетеродин (Гет);6 - heterodyne (Get);
7 - блок управления (БУ);7 - control unit (BU);
8 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);8 - digital-to-analog converter (DAC);
9 - смеситель (СМ);9 - mixer (SM);
10 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);10 - intermediate frequency amplifier (UPCH);
11 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП1);11 - the first analog-to-digital Converter (ADC1);
12 - второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП2);12 - the second analog-to-digital Converter (ADC2);
13 - первое запоминающее устройство (ЗУ1);13 - the first storage device (memory 1);
14 - второе запоминающее устройство (ЗУ2);14 - second storage device (ZU2);
15 - фильтр фазовой коррекции (Ф);15 - phase correction filter (F);
16 - блок когерентной обработки (БКО).16 - block coherent processing (BKO).
На схеме фиг.1 радиолокационная станция содержит последовательно соединенные антенну 1, антенный переключатель 2, усилитель высокой частоты 5, смеситель 9, усилитель промежуточной частоты 10, второй аналого-цифровой преобразователь 12, второе запоминающее устройство 14, выход которого соединен со вторым входом фильтра фазовой коррекции 15, блок когерентной обработки 16, первый и второй входы которого соединены с одноименными выходами фильтра фазовой коррекции 15, гетеродин 6, выход которого соединен со вторым входом смесителя 9 и третьим входом передатчика 3, первый аналого-цифровой преобразователь 11, выход которого через первое запоминающее устройство 13 соединен с первым входом фильтра фазовой коррекции 15, блок управления 7 через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 8 и формирователь модуляции сигнала 4 подключен к первому входу передатчика 3, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя 2, третий выход блока управления 7 соединен с управляющим входом гетеродина 6, второй выход блока управления 7 соединен с одноименными входами передатчика 3 и формирователя модуляции сигнала 4, выход которого соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя 11.In the diagram of figure 1, the radar station contains a series-connected antenna 1, antenna switch 2, high-frequency amplifier 5, mixer 9, intermediate frequency amplifier 10, a second analog-to-digital converter 12, a second storage device 14, the output of which is connected to the second input of the phase filter correction unit 15, coherent processing unit 16, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the same phase correction filter 15, local oscillator 6, the output of which is connected to the second input of the mixer 9 and the third input transmitter 3, the first analog-to-digital converter 11, the output of which through the first storage device 13 is connected to the first input of the phase correction filter 15, the control unit 7 is connected through a series-connected digital-to-analog converter 8 and the signal modulator 4 to the first input of the transmitter 3, the output of which is connected with the second input of the antenna switch 2, the third output of the control unit 7 is connected to the control input of the local oscillator 6, the second output of the control unit 7 is connected to the inputs of the same name snip 3 and 4, the modulation signal generator, whose output is connected to a first input of the first analog-to-digital converter 11.
Импульсный передатчик 3 может быть выполнен по схеме [5, рис.6, с.396], в которой входной модулированный на промежуточной частоте сигнал переносится на несущую частоту с помощью смесителя, на второй вход которого приходит гетеродинный сигнал, полученный на выходе сигнал с частотой F=fпр+fгет усиливается усилителем мощности на интервале, определяемом длительностью внешнего управляющего сигнала.Pulse transmitter 3 can be performed according to the scheme [5, Fig. 6, p. 396], in which the input modulated at an intermediate frequency signal is transferred to the carrier frequency using a mixer, the second input of which receives a heterodyne signal, the signal received at the output with a frequency F = f CR + f get amplified by a power amplifier in the interval determined by the duration of the external control signal.
Формирователь модуляции сигнала 4 может быть выполнен как генератор на ПАВ, управляемый по частоте внешним аналоговым сигналом, генерация которого на интервале длительности внешнего управляющего сигнала создает выходной сигнал [6, с.212].Shaper modulation signal 4 can be performed as a generator for SAW, frequency-controlled by an external analog signal, the generation of which on the interval of the duration of the external control signal generates an output signal [6, p.212].
Гетеродин 6 перестраивается по частоте в соответствии с кодом внешнего сигнала и может быть выполнен по схеме цифрового синтеза частоты [7, рис.13, с.37]. Стабильность гетеродина 6 должна обеспечивать когерентность приема отраженных сигналов на интервале периода повторения импульсов.The local oscillator 6 is tuned in frequency in accordance with the code of the external signal and can be performed according to the digital frequency synthesis scheme [7, Fig. 13, p.37]. The stability of the local oscillator 6 should ensure coherence in the reception of reflected signals over the interval of the pulse repetition period.
Блок управления 7, фильтр фазовой коррекции 15 и блок когерентной обработки 16 могут быть выполнены на базе сигнальных процессоров. При этом на первом выходе блока управления 7 последовательность цифровых кодов управляет через цифроаналоговый преобразователь 8 частотой сигнала на выходе формирователя модулированного сигнала 4, на втором выходе блока управления 7 формируется периодический сигнал с частотой повторения и длительностью, определяющий частоту повторения и длительность импульсов на выходе формирователя модуляции сигнала 4 и передатчика 3. На третьем выходе блока управления 7 в соответствии с алгоритмом работы РЛС формируется код управления частотой гетеродина 6.The control unit 7, the phase correction filter 15 and the coherent processing unit 16 can be performed on the basis of signal processors. At the same time, at the first output of control unit 7, a sequence of digital codes controls the frequency of the signal at the output of the modulated signal generator 4 through a digital-to-analog converter 8, and at the second output of control unit 7, a periodic signal is generated with a repetition frequency and duration that determines the repetition frequency and pulse duration at the output of the modulator signal 4 and transmitter 3. At the third output of the control unit 7, in accordance with the algorithm of the radar, a goethe frequency control code is generated One 6.
Остальные узлы фиг.1 типовые, широко используются в радиолокации и не требуют пояснения. Необходимо отметить, что полоса пропускания УВЧ 5 должна выбираться с учетом перестройки выходной частоты передатчика 3.The remaining nodes of figure 1 are typical, are widely used in radar and do not require explanation. It should be noted that the bandwidth of UHF 5 should be selected taking into account the tuning of the output frequency of the transmitter 3.
На фиг.2 представлены временные диаграммы сигналов на выходах блока управления 7, а именно:Figure 2 presents the timing diagrams of the signals at the outputs of the control unit 7, namely:
17 - импульсы с периодом, равным периоду зондирования Тп и длительностью τз, на втором выходе блока управления 7, предназначенные для запуска передатчика 3 и формирователя модуляции сигнала 4;17 - pulses with a period equal to the sensing period T p and duration τ s at the second output of the control unit 7, designed to start the transmitter 3 and the signal modulator 4;
18 - импульсы с периодом Td на четвертом выходе блока управления 7, предназначенные для тактирования первого и второго аналого-цифрового преобразователя;18 - pulses with a period T d at the fourth output of the control unit 7, designed to clock the first and second analog-to-digital Converter;
19 - импульсы с периодом Тп и длительностью Т0 на пятом выходе блока управления 7, предназначенные для селекции запоминаемых отсчетов зондирующего сигнала;19 - pulses with a period of T p and a duration of T 0 at the fifth output of the control unit 7, designed to select memorized samples of the probe signal;
20 - импульсы с периодом Тп и длительностью, равной длительности обрабатываемого интервала Т0 на шестом выходе блока управления 7, предназначенные для селекции отсчетов принятого сигнала.20 - pulses with a period T p and a duration equal to the duration of the processed interval T 0 at the sixth output of the control unit 7, intended for selection of samples of the received signal.
Работа РЛС происходит в следующей последовательности. Блок управления 7 управляет и синхронизирует работу узлов РЛС. На втором выходе блока управления 7 формируются импульсы запуска с периодом Тп и длительностью τз (поз.17 фиг.2), поступающие на вторые входы передатчика 3 и формирователя модуляции сигнала 4. В течение этих импульсов на выходе формирователя модуляции сигнала 4 формируются модулированные по частоте (фазе) импульсы промежуточной частоты, поступающие на первый вход передатчика 3. В передатчике 3 производится перенос модулированного на промежуточной частоте сигнала на несущую частоту путем сдвига на частоту гетеродина, сигнал которого приходит на третий вход передатчика 3, полученный таким образом зондирующий сигнал усиливается по мощности и через антенный переключатель 2 поступает на антенну 1 и излучается в заданном направлении. Внутриимпульсная модуляция зондирующего сигнала определяется законом, задаваемым блоком управления 7 на первом выходе, переведенным в аналоговую форму с помощью цифроаналогового преобразователя 8 и поступающим на первый вход формирователя модуляции сигнала 4. Каждый выходной сигнал формирователя модуляции сигнала 4 поступает на первый аналого-цифровой преобразователь 11, где оцифровывается, после чего запоминается в первом запоминающем устройстве 13 на интервале Т0 (поз.19 фиг.2) в качестве опорного. Отраженный сигнал принимается антенной 1, поступает через антенный переключатель 2, УВЧ 5 на первый вход смесителя 9, на второй вход которого приходит гетеродинный сигнал с гетеродина 6. После смесителя 9 преобразованный на промежуточную частоту отраженный сигнал усиливается в УПЧ 10, оцифровывается во втором аналого-цифровом преобразователе 12 и запоминается во втором запоминающем устройстве 14 на интервале селекции отраженного сигнала Т0 (поз.19 фиг.2). Результаты записи сигналов опорного и принятого отраженного поступают на фильтр фазовой коррекции 15, выполняющий вычисление вектора Rm для каждого m-го периода повторения (выражение 2), соответствующего результату либо согласованной, либо винеровской фильтрации. Последовательность квадратурных сигналов на выходе фильтра фазовой коррекции 15 далее когерентно обрабатывается с получением распределения мощности отраженного сигнала в координатах дальность - доплеровская частота.The operation of the radar occurs in the following sequence. The control unit 7 controls and synchronizes the operation of the nodes of the radar. At the second output of the control unit 7, start pulses are generated with a period T p and a duration τ s (pos. 17 of FIG. 2), which are supplied to the second inputs of the transmitter 3 and the signal modulator 4. During these pulses, modulated signals are generated at the output of the signal modulator 4; in frequency (phase) pulses of an intermediate frequency arriving at the first input of the transmitter 3. In the transmitter 3, the signal modulated at the intermediate frequency is transferred to the carrier frequency by shifting to the local oscillator frequency, the signal of which comes t to the third input of the transmitter 3, the sounding signal obtained in this way is amplified by power and, through the antenna switch 2, enters the antenna 1 and is radiated in a given direction. Intra-pulse modulation of the probe signal is determined by the law specified by the control unit 7 at the first output, converted into analog form using a digital-to-analog converter 8 and supplied to the first input of the signal modulator 4. Each output signal of the signal modulator 4 is supplied to the first analog-to-digital converter 11, where it is digitized, after which it is stored in the first storage device 13 in the interval T 0 (
Поясним подробнее работу схемы фазовой коррекции 15 по сжатию принятых отраженных сигналов, алгоритм работы которого приведен на фиг.3.Let us explain in more detail the operation of the phase correction circuit 15 for compressing the received reflected signals, the algorithm of which is shown in Fig.3.
Вычисление комплексной частотной характеристики по формуле (1) производится каждый период зондирования. При согласованной фильтрации для этого определяется комплексно-сопряженный спектр опорного сигнала (используется обратное ДПФ), составляющие которого, соответствующие отрицательным значениям частот, обнуляются путем почленного умножения на вектор D. При винеровской фильтрации полученные компоненты вектора дополнительно уравновешиваются в соответствии с мощностью спектральных составляющих опорного сигнала. Затем путем прямого ДПФ вычисляется спектр принятого сигнала и по формуле (2) вычисляется сжатый сигнал.The calculation of the complex frequency response according to the formula (1) is carried out each sounding period. With matched filtering, the complex conjugate spectrum of the reference signal is determined for this (the inverse DFT is used), the components of which, corresponding to negative frequencies, are zeroed by term-by-vector multiplication by the vector D. When Wiener filtering, the obtained vector components are additionally balanced in accordance with the power of the spectral components of the reference signal . Then, using the direct DFT, the spectrum of the received signal is calculated and the compressed signal is calculated by formula (2).
Для реализации предлагаемого решения не требуется фазирования каких-либо генераторов и точной привязки выборки отраженного сигнала к фазе зондирующего сигнала. Выборки опорного и отраженного сигналов тактируются одним и тем же генератором в БУ 7, который должен обеспечивать когерентность на интервале максимального времени запаздывания. Однако ввиду сравнительно небольшого значения частоты особых требований к его стабильности не предъявляется. Требования к стабильности гетеродина 6 гораздо более жесткие, но и они легко могут быть обеспечены на базе синтезатора частоты, обеспечивающего стабилизацию частоты кварцевым генератором через систему фазовой автоподстройки. Можно сказать, что в заявляемом решении сложности, связанные с обеспечением когерентной обработки отраженных сигналов, переносятся из области конструирования специальных СВЧ-устройств в область цифровой обработки сигналов, быстродействие элементной базы которой постоянно растет, а стоимость падает.To implement the proposed solution does not require phasing of any generators and the exact reference of the sample of the reflected signal to the phase of the probing signal. The samples of the reference and reflected signals are clocked by the same generator in the control unit 7, which should provide coherence over the interval of the maximum delay time. However, due to the relatively small value of the frequency, special requirements for its stability are not presented. The stability requirements for heterodyne 6 are much more stringent, but they can easily be provided on the basis of a frequency synthesizer, which provides frequency stabilization with a crystal oscillator through a phase-locked loop. We can say that in the claimed solution, the difficulties associated with the provision of coherent processing of reflected signals are transferred from the field of designing special microwave devices to the field of digital signal processing, the speed of the element base of which is constantly growing, and the cost is falling.
Эффект применения этого способа по сравнению с прототипом заключается в обеспечении возможности когерентного приема пачки сложных сигналов, сформированных некогерентным передатчиком, при этом обеспечивается повышение потенциала связи, возможность селекции подвижных целей, работающих на фоне подстилающей поверхности, возможность синтезирования апертуры раскрыва диаграммы направленности при более простой реализации приемопередатчика. Способ и устройство позволяют относительно просто обеспечивать когерентный прием сигналов при перестройке несущей частоты РЛС от импульса к импульсу, использовать произвольные сложные сигналы без предъявления требований к точности их формирования, в том числе со случайным периодом их повторения.The effect of applying this method compared to the prototype is to provide the possibility of coherent reception of a packet of complex signals generated by an incoherent transmitter, while increasing the communication potential, the ability to select moving targets working against the underlying surface, the possibility of synthesizing the aperture of the radiation pattern with a simpler implementation transceiver. The method and device make it relatively easy to provide coherent signal reception when tuning the radar carrier frequency from pulse to pulse, use arbitrary complex signals without presenting requirements for the accuracy of their formation, including those with a random repetition period.
На основании приведенного описания и чертежей предлагаемое устройство может быть изготовлено при использовании известных комплектующих изделий, известного в радиоэлектронной промышленности технологического оборудования и использовано на подвижных носителях, на которых установлена некогерентная РЛС.Based on the above description and drawings, the proposed device can be manufactured using known components, known in the electronic industry of technological equipment and used on mobile carriers on which an incoherent radar is installed.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства и проведены испытания, которые подтвердили указанный в материалах заявки технический эффект.In accordance with the application materials, a prototype of the device was manufactured and tests were carried out that confirmed the technical effect indicated in the application materials.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория. Справочник под ред. Я.Д. Ширмана. М.: изд. ЗАО МакВис, 1998 (с.488, рис.19.20).1. Radio-electronic systems. Fundamentals of construction and theory. Handbook Ed. POISON. Shirman. M .: ed. ZAO MakVis, 1998 (p. 488, fig. 19.20).
2. А.И. Астафьев, И.П. Журавлев. Экспериментальные исследования по обеспечению квазикогерентного приема сигнала при некогерентном излучении передатчика. Вопросы специальной электроники, сер. Радиолокационная техника, вып.1, 1976.2. A.I. Astafiev, I.P. Zhuravlev. Experimental studies to ensure quasicoherent signal reception with incoherent radiation from the transmitter. Questions of special electronics, ser. Radar technology, issue 1, 1976.
3. Патент США 4768035 от 30.08.1988. Coherent radar data collector and sampling technique for noncoherent transmitter radars.3. US patent 4768035 from 08.30.1988. Coherent radar data collector and sampling technique for noncoherent transmitter radars.
4. Патент Японии 10-132926 от 22.05.1998. Radar equipment and processing method.4. Japan patent 10-132926 from 05.22.1998. Radar equipment and processing method.
5. Справочник по радиолокации. Под. Ред. М. Сколника. Т.3. М.: Советское радио, 1979.5. Reference radar. Under. Ed. M. Skolnik. T.3. M .: Soviet Radio, 1979.
6. Standard Military Voltage controlled Oscilators. 1998/1999 Product Catalog, 1998.6. Standard Military Voltage controlled Oscilators. 1998/1999 Product Catalog, 1998.
7. Синтезаторы частот и сигналов: учебное пособие. М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002.7. Synthesizers of frequencies and signals: a training manual. M .: SAYNS-PRESS, 2002.
8. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк., 1988, с.448.8. Baskakov S.I. Radio circuits and signals. M .: Higher. school., 1988, p. 488.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006113847/09A RU2315331C1 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006113847/09A RU2315331C1 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2315331C1 true RU2315331C1 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=39108779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006113847/09A RU2315331C1 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315331C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4768035A (en) * | 1985-04-18 | 1988-08-30 | The Johns Hopkins University | Coherent radar digital data collector and sampling technique for noncoherent transmitter radars |
| RU2054691C1 (en) * | 1992-11-30 | 1996-02-20 | Дадочкин Сергей Васильевич | Method of processing incoherent packet of radio pulses |
| US5504490A (en) * | 1994-04-05 | 1996-04-02 | Thomson-Csf | Radar method and device for the measurement of distance |
| RU2218582C2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-12-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Facility measuring range |
| RU2242086C2 (en) * | 1997-05-14 | 2004-12-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Subscriber unit and its use in wireless communication system |
-
2006
- 2006-04-24 RU RU2006113847/09A patent/RU2315331C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4768035A (en) * | 1985-04-18 | 1988-08-30 | The Johns Hopkins University | Coherent radar digital data collector and sampling technique for noncoherent transmitter radars |
| RU2054691C1 (en) * | 1992-11-30 | 1996-02-20 | Дадочкин Сергей Васильевич | Method of processing incoherent packet of radio pulses |
| US5504490A (en) * | 1994-04-05 | 1996-04-02 | Thomson-Csf | Radar method and device for the measurement of distance |
| RU2242086C2 (en) * | 1997-05-14 | 2004-12-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Subscriber unit and its use in wireless communication system |
| RU2218582C2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-12-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Facility measuring range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7737885B2 (en) | Ramp linearization for FMCW radar using digital down-conversion of a sampled VCO signal | |
| US4271412A (en) | Range tracker utilizing spectral analysis | |
| EP2495634B1 (en) | A time base generator and method for providing a first clock signal and a second clock signal | |
| US4028697A (en) | Adaptive signal processor for clutter elimination | |
| EP4187280B1 (en) | A method for performing radar measurements and a radar device | |
| Dao et al. | A two sweeping VCO source for heterodyne FMCW radar | |
| US3423754A (en) | Sampled radar system | |
| Janoudi et al. | Signal model for coherent processing of uncoupled and low frequency coupled MIMO radar networks | |
| Liang et al. | A novel subarray digital modulation technique for wideband phased array radar | |
| US4021804A (en) | Synchronized, coherent timing system for coherent-on-receive radar system | |
| JP4005947B2 (en) | Pulse radar apparatus and signal processing method thereof | |
| RU2724116C1 (en) | Method for operation of a pulse-doppler onboard radar station of a fighter, when the main lobe of antenna pattern is exposed with drfm-type interference | |
| RU2535653C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
| RU2315331C1 (en) | Method for coherent receipt of reflected signal during non-coherent emission of probing signal and radiolocation station for realization of said method | |
| RU2710363C1 (en) | Onboard detector with compensation for variations of magnetic fields | |
| US4011561A (en) | Simplified digital conversion for coherent-on-receive pulsed radar system | |
| RU55999U1 (en) | RADAR STATION WITH COAGENT RECEIVING OF THE REFLECTED SIGNAL WITH INCORRECT RADIATION OF THE PROBING SIGNAL | |
| RU2755518C1 (en) | Radar station | |
| RU2365935C1 (en) | Device to shape and process signals for radar with frequency-sweep antenna array | |
| RU2347235C2 (en) | Method of formation coherent frequency modulated signal for radar stations with periodic fm modulation and device for its realisation | |
| RU2405170C1 (en) | Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses | |
| Sapronov et al. | A method of joint high-precision estimation of range and velocity in a radar using ultra-wideband frequency coded waveforms | |
| Carlowitz et al. | A low power Pulse Frequency Modulated UWB radar transmitter concept based on switched injection locked harmonic sampling | |
| RU235210U1 (en) | Device for forming polarization scattering vectors in polarization radar systems with signal spectrum synthesis | |
| RU2392704C1 (en) | Method of increasing broadbandness of transceiving module of phased antenna array using signal generation through direct digital synthesis, and embodiments thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190425 |