обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора

Формула изобретения

1. ОБНАРУЖИТЕЛЬ СИГНАЛА ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОГО РАДИОЛОКАТОРА, содержащий последовательно соединенные смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, вторую дисперсионную линию задержки, выход которой соединен с вторым входом смесителя, блок управления, регистр, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов, введены блок постоянной памяти весовых коэффициентов, формирователь коротких импульсов, выход которого соединен с входом второй дисперсионной линии задержки, а вход - с первым выходом тактирования блока управления, выход адреса весовых коэффициентов и выход управления считыванием весовых коэффициентов блока управления соединены соответственно с адресным и тактовым входами блока постоянной памяти весовых коэффициентов, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, блок предварительного анализа и два цифроаналоговых преобразователя, при этом выход блока постоянной памяти весовых коэффициентов через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, группа входов которого соединена с группой выходов оперативного запоминающего устройства, группа входов регистра - с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, а группа выходов - с группой входов блока предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства, второй выход тактирования блока управления соединен с входами тактирования регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока предварительно анализа, выход "Чтение - запись" и группа выходов "Выбор кристалла" блока предварительного анализа соединены с входом "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока управления соответственно, выходы "Сброс суммы" и "Сброс чтения" которого соединены соответственно с входами "Сброс суммы" и "Сброс чтения" блока предварительного анализа, выход "Чтение - запись", группа выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" с входом управления соединены соответственно с входом "Чтения - запись", группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства, а входы синхронизации и прекращения анализа блока управления соединены соответственно с цепями синхронизации радиолокационной станции и выходом порогового блока.

2. Обнаружитель по п. 1, отличающийся тем, что блок предварительного анализа содержит M одинаковых каналов, где M - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора, компаратора, первого триггера, элемента НЕ и элемента И, группа N входов блока предварительного анализа, где N - разрядность аналого-цифрового преобразователя, соединена с группами входов сумматоров, группа выходов которых соединена с группами входов компараторов, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с n-ми входами элементов И каждого канала, где n - номер канала, выходы элементов И являются выходами "Выбор кристалла" блока предварительного анализа и соединены с установочными входами первых триггеров, второй аналого-цифровой преобразователь, переменный резистор, счетчик, элемент ИЛИ - НЕ и второй триггер, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с подвижным контактом переменного резистора, первый вывод которого соединен с источником питания, а второй вывод - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя соединена с группами входов компараторов, вход синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров, инверсные выходы первых триггеров соединены с входами элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, установочный вход которого является входом "Сброс - чтение" блока предварительного анализа, а его прямой выход - выходом "Чтение - запись" блока предварительного анализа, вход "Сброс суммы" которого соединен с установочными входами сумматоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для селекции движущихся целей в доплеровских радиолокационных станциях (РЛС).

Известно устройство обработки сигналов доплеровской РЛС, содержащее схему памяти, имеющую последовательно-параллельную структуру и состоящую из последовательного регистра памяти, ряда параллельных регистров и регистра считывания, спектроанализатор, содержащий последовательно соединенные первую дисперсионную ультразвуковую линию задержки, смеситель, вторую дисперсионную ультразвуковую линию задержки, пиковый детектор и пороговое устройство, схему управления, причем третий выход схемы управления связан с последовательным регистром памяти, второй выход - с параллельными регистрами памяти и регистром считывания, а первый выход - с входом первой дисперсионной ультразвуковой линии задержки, выход регистра считывания соединен с вторым входом смесителя, вход последовательного регистра памяти является входом, а выход порогового устройства - выходом устройства обработки сигналов.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность обнаружения целей, обусловленная потерями сигнала, вызванными тем, что процессы записи и считывания информации разделены во времени. Применение схемы памяти на приборах с зарядовой связью вызывает дополнительные потери сигнала вследствие неполного переноса заряда и наличия темновых токов, свойственных приборам с зарядовой связью.

Наиболее близким к изобретению является обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом обнаружителя, блок буферной памяти, первый цифроаналоговый преобразователь, смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, последовательно соединенные блок постоянной памяти весовых коэффициентов и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные формирователь коротких импульсов и вторую дисперсионную линию задержки, выход которой соединен с вторым входом смесителя, а также блок управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, второй выход тактирования соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход управления считыванием весовых коэффициентов и выход адреса весовых коэффициентов подключены соответственно к тактовому и адресному входам блока постоянной памяти весовых коэффициентов, выход адреса записи и выхода адреса считывания подключены соответственно к адресным входам записи и считывания блока памяти и блока буферной памяти, первые выходы управления записью и считыванием подключены соответственно к тактовым входам записи и считывания блока буферной памяти, а вторые выходы управления записью и считыванием подключены соответственно к тактовым входам записи и считывания блока памяти.

Недостатком данного устройства является низкая оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели, обусловленная тем, что анализ сигналов в каждом элементе дальности ведется в течение всего времени когерентного накопления, а порог устанавливается в пороговом блоке с низким уровнем ложной тревоги.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

Это достигается тем, что в обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является входом обнаружителя, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь, смеситель, первую дисперсионную линию задержки, детектор и пороговый блок, выход которого является выходом обнаружителя, блок постоянной памяти весовых коэффициентов, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, формирователь коротких импульсов, выход которого через вторую дисперсионную линию задержки подключен к второму входу смесителя, а также блок управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, второй выход тактирования подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход адреса весовых коэффициентов подключен к адресному входу блока постоянной памяти весовых коэффициентов, выход управления считыванием весовых коэффициентов соединен с тактовым входом блока постоянной памяти весовых коэффициентов, дополнительно введены регистр, оперативное запоминающее устройство и блок предварительного анализа, причем группа входов регистра соединена с группой выходов первого аналого-цифрового преобразователя, группа его выходов - с группой входов блока предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства, группа выходов которого соединена с группой входов первого цифроаналогового преобразователя, второй выход тактирования блока управления соединен с входами тактирования регистра и блока предварительного анализа, выход "Чтение-запись" и группа выходов "Выбор кристалла" блока предварительного анализа соединены с входом "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока управления, выходы "Сброс " и "Сброс чтения" блока управления соединены с входами "Сброс " и "Сброс чтения" блока предварительного анализа, выход "Чтение - запись" и группы выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" блока управления соединены соответственно с входом "Адрес" блока управления соединены соответственно с входом "Чтение - запись" и группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства, входы синхронизации и прекращения анализа блока управления соединены соответственно с цепями синхронизации РЛС и выходом порогового блока.

Кроме того, блок предварительного анализа содержит М одинаковых каналов, где М - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора, компаратора, первого триггера, элемента НЕ и первого элемента И, причем группа N входов блока предварительного анализа, где N - разрядность первого аналого-цифрового преобразователя, соединена с группой входов сумматоров, группы выходов сумматоров соединены с группами входов компараторов, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с n-ми входами первых элементов И каждого канала, где n - номер канала, выходы первых элементов И соединены с выходами "Выбор кристалла" блока предварительного анализа и с установочными входами первых триггеров, а также второй аналого-цифровой преобразователь, переменный резистор, счетчик, элемент ИЛИ-НЕ и второй триггер, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с подвижным контактом переменного резистора, первый вывод которого соединен с плюсом источника питания, а второй - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя соединена с группами входов В компараторов, вход синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации блока предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров, инверсные выходы первых триггеров - с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, установочный вход которого соединен с входом "Сброс чтения" блока предварительного анализа, а его прямой выход - с выходом "Чтение - запись" блока предварительного анализа, вход "Сброс " блока предварительного анализа соединен с установочными входами М сумматоров.

Применение предлагаемого обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются: новая схема блока предварительного анализа; новые связи между новыми и известными признаками, т.е. новая схема обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных технических решениях не обнаружены.

Использование всех новых признаков позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цели сигналов.

На фиг. 1 изображена структурная схема обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора; на фиг.2 - структурная схема блока предварительного анализа; на фиг. 3 - структурная схема блока управления; на фиг.4 - функциональная схема генератора; на фиг.5 - функциональная схема счетчика кода; на фиг.6 - функциональная схема счетчика адреса; на фиг.7 - функциональная схема формирователя импульсов.

Обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора содержит первый аналого-цифровой преобразователь 1, первый вход которого является входом обнаружителя, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь 2, смеситель 3, первую дисперсионную линию 4 задержки, детектор 5 и пороговый блок 6, выход которого является выходом обнаружителя, блок 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь 8 соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя 2, формирователь 9 коротких импульсов, выход которого через вторую дисперсионную линию 10 задержки подключен к второму входу смесителя 3, а также блок 11 управления, первый выход тактирования которого подключен к входу формирователя 9 коротких импульсов, второй выход тактирования подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя 1, выход адреса весовых коэффициентов подключен к адресному входу блока 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, выход управления считыванием весовых коэффициентов соединен с тактовым входом блока 7 постоянной памяти весовых коэффициентов, а также регистр 12, оперативное запоминающее устройство 13 и блок 14 предварительного анализа.

Причем группа входов регистра 12 соединена с группой выходов первого аналого-цифрового преобразователя 1, группа его выходов - с группой входов блока 14 предварительного анализа и группой входов оперативного запоминающего устройства 13, группа выходов которого соединена с группой входов первого цифроаналогового преобразователя 2, второй выход тактирования блока 11 управления соединен с входами тактирования регистра 12 и блока 14 предварительного анализа, выход "Чтение - запись" и группой входов "Выбор кристалла" блока 11 управления, выходы "Сброс " и "Сброс чтения" блока 11 управления соединены с входами "Сброс " и "Сброс чтения" блока 14 предварительного анализа, выходы "Чтение - запись" и группы выходов "Выбор кристалла" и "Адрес" блока 11 управления соединены соответственно с входом "Чтение - запись" и группами входов "Выбор кристалла" и "Адрес" оперативного запоминающего устройства 13, входы синхронизации и прекращения анализа блока 11 управления соединены соответственно с цепями синхронизации РЛС и выходом порогового блока 6.

Блок 14 предварительного анализа содержит М одинаковых каналов, где М - количество элементов дальности радиолокационной станции, каждый из которых состоит из сумматора 15, коммутатора 16, первого триггера 17, элемента НЕ 18 и первого элемента И 19, причем группа N входов блока 14 предварительного анализа, где N - разрядность первого аналого-цифрового преобразователя 1, соединена с группами входов В сумматоров 15, группы выходов сумматоров 15 соединены с группами входов А компараторов 16, выходы которых соединены со счетными входами первых триггеров 17, прямые выходы которых соединены с входами элементов НЕ 18, выходы которых соединены с n-ми входами первых элементов И 19 каждого канала, выходы первых элементов И 19 соединены с выходами "Выбор кристалла" блока 14 предварительного анализа и с установочными входами первых триггеров 17, а также второй аналого-цифровой преобразователь 20, переменный резистор 21, счетчик 22, элемент ИЛИ-НЕ 23 и второй триггер 24, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя 20 соединен с подвижным контактом переменного резистора 21, первый вывод которого соединен с плюсом источника питания, а второй - с шиной нулевого потенциала, группа выходов второго аналого-цифрового преобразователя 20 соединена с группами входов В компараторов 16, вход синхронизации блока 14 предварительного анализа соединен с входами синхронизации первых триггеров 17 и со счетным входом счетчика 22, выходы которого соединены с входами разрешения сумматоров 15, инверсные выходы первых триггеров 17 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 23, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 24, установочный вход которого соединен с входом "Сброс чтения" блока 14 предварительного анализа, а его прямой выход - с выходом "Чтение - запись" блока 14 предварительного анализа, вход "Сброс " блока 14 предварительного анализа соединен с установочными входами М сумматоров 15.

Блок 11 управления предназначен для управления работой обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора и может быть выполнен, например, так, как показано на фиг.3. Он содержит последовательно соединенные схему 25 запуска, первый вход которой соединен с входом синхронизации блока 11 управления, генератор 26, счетчик 27 кода, второй элемент И 28 и счетчик 29 адреса, группа первых выходов которого соединена с группой выходов "Шина адреса", второй выход - с выходом адреса весовых коэффициентов, третий выход - с выходом управления считыванием весовых коэффициентов, четвертый выход с выходом "Сброс " блока 11 управления, а также шинный формирователь 30, третий триггер 31, третий элемент И 32 и формирователь 33 импульсов, причем второй выход генератора 26 соединен с вторым выходом тактирования блока 11 управления, выход схемы 25 запуска соединен со счетным входом третьего триггера 31, установочный вход которого соединен с входом "Сигнал наличия цели", его прямой выход соединен с вторым входом счетчика 27 кода и выходом "Сброс чтения" блока 11 управления, а инверсный выход - с вторым входом схемы 25 запуска, группа выходов счетчика 27 кода соединена с первой группой входов шинного формирователя 30, вторая группа входов которого соединена с группой входов "Выбор кристалла" блока 11 управления, вход "Чтение" которого соединен с третьим входом шинного формирователя 30, с первым входом третьего элемента И 32, с вторым входом второго элемента И 28, с входом формирователя 33 импульсов и выходом "Чтение" блока 11 управления, второй вход третьего элемента И 32 соединен с первым выходом генератора 26, а его выход - с входом счетчика 29 адреса, выход формирователя 33 импульсов соединен с первым выходом тактирования блока 11 управления, группа выходов шинного формирователя 30 соединена с группой выходов "Выбор кристалла" блока 11 управления.

Генератор 26 предназначен для формирования тактовых импульсов, может быть выполнен так, как показано на фиг.4 и содержит первый конденсатор 34, второй конденсатор 35, кварцевый резонатор 36, первый элемент И-НЕ 37, первый резистор 38, второй резистор 39, второй элемент И-НЕ 40, четвертый триггер 41.

Счетчик 27 кода предназначен для выдачи кодовых комбинаций на шинный формирователь 30, может быть выполнен так, как показано на фиг.5 и содержит первый 42 и второй 43 счетчики импульсов.

Счетчик 29 адреса предназначен для выдачи адресных кодовых комбинаций на оперативное запоминающее устройство 13, может быть выполнен так, как показано на фиг. 6 и содержит третий 44, четвертый 45 и пятый 46 счетчики импульсов.

Формирователь 33 импульсов предназначен для формирования импульсов по элементам дальности и выдачи их на формирователь 9 коротких импульсов, может быть выполнен так, как показано на фиг.7 и содержит первый 47 и второй 48 инверторы, второй резистор 49, третий конденсатор 50, второй элемент ИЛИ-НЕ 51.

Обнаружитель сигнала для доплеровского радиолокатора работает следующим образом.

Сигналы с выхода РЛС поступают на первый вход первого аналого-цифрового преобразователя 1, частота квантования которого выбирается по теореме Котельникова В.А. и определяется частотой следования импульсов тактирования, поступающих на второй вход первого аналого-цифрового преобразователя 1 с второго выхода тактирования блока 11 управления. Сигнал в виде цифрового кода поступает через регистр 12 в оперативное запоминающее устройства 13, где записывается по всем элементам дальности, а также в блок 14 предварительного анализа, в каждом из М каналов которого, где М - количество элементов дальности РЛС, происходит суммирование цифровых сигналов по элементам дальности в сумматорах 15 и постоянное сравнение накопленной суммы с заданным порогом в компараторах 16. Пороговый уровень задается переменным резистором 21 и через второй аналого-цифровой преобразователь 20 поступает на компараторы 16. С выхода компаратора 16 снимается сигнал "1" логического уровня, если сигнал с выхода сумматора 15 превысит заданный переменным резистором 21 порог.

При превышении заданного порога в одном из каналов начинается считывание сигналов, принятых в данном элементе дальности и записанных в оперативное запоминающее устройство 13, и их поступление в канал детального анализа, выполненный на дисперсионных линиях 4 и 10 задержки, в течение всего времени когерентного накопления. При превышении порога в пороговом блоке 6 с его выхода поступает сигнал на вход блока 11 управления, по которому анализ сигнала в данном элементе дальности прекращается.

Так как первый порог устанавливается с высоким уровнем ложной тревоги, то при наличии цели в зоне обзора РЛС энергия принятого с данного элемента дальности сигнала будет достаточной для превышения первого порога. Если же такое превышение не произойдет, то сигнал с данного элемента дальности не подвергается детальному анализу. Так как в этом случае отпадает необходимость в анализе сигналов в каждом элементе дальности в течение времени когерентного накопления, то общее время анализа без учета ложных срабатываний блока 14 предварительного анализа сокращается в раз, где Т_к - время когерентного накопления сигнала, Т_нк - время некогерентного накопления сигнала, n - количество элементов дальности, m - количество целей в зоне обзора РЛС.

Применение предлагаемого обнаружителя сигнала для доплеровского радиолокатора позволяет повысить оперативность выдачи информации о наличии или отсутствии цели путем введения режима предварительного анализа за счет некогерентного накопления отраженных от цепи сигналов.