Імпульсний радіолокатор

Імпульсний радіолокатор, що містить імпульсний передавач, приймально-передавальну дзеркальну антену з рупорним опромінювачем, антенний перемикач у вигляді газового розрядника, приймач і індикатор, який відрізняється тим, що опромінювач антени виконаний у вигляді конічного рупора з круглим хвилеводом, в якому встановлені вертикальний пов'язаний з передавачем передавальний штир, газовий розрядник антенного перемикача та вертикальний і горизонтальний приймальні штирі, до складу радіолокатора додатково включений вимірювач поляризаційних параметрів завади, вертикальний і горизонтальний штирі якого встановлені в круглому хвилеводі позаду антенного перемикача, в круглому хвилеводі опромінювача антени перед приймальними штирями встановлені також обертова секція з чвертьхвильовою діелектричною пластиною і пристрій повороту площини поляризації радіохвиль, складений з поздовжнього феритового стержня, і зовнішнього соленоїда підмагнічування фериту, радіолокатор також містить пов'язаний з приймачем пристрій віднімання сигналів приймальних штирів, електродвигун установки діелектричної пластини на кут нахилу до горизонталі великої осі еліпса поляризації завади, пов'язаний з вимірювачем цього кута, керований генератор струму підмагнічування фериту, на виході вимірювача поляризаційних параметрів завади встановлений обчислювач струму підмагнічування фериту, який з'єднаний з керованим джерелом струму підмагнічування фериту, величина струму підмагнічування фериту визначена кутом повороту площини поляризації радіохвиль 5= — 4 arctgr , де р- кут нахилу до горизонталі великої осі еліпса поляризації завади, г - відношення малої і великої осей еліпса поляризації зі знаком "+" при ЛІВІЙ поляризації і зі знаком "-" - при правій поляризації завади (О со (О Винахід відноситься до області радіолокації і може бути використаний в імпульсних радіолокаторах мікрохвильового діапазону з сигналом вертикальної поляризації для захисту від завад з довільною поляризацією (еліптичною, круговою або ЛІНІЙНОЮ, але ВІДМІННОЮ ВІД вертикальної поляризації) на робочій частоті радіолокатора Відомий компенсатор радюзавад з кореляційним зворотним зв'язком Аналог містить два канали прийому, загальний суматор і пристрій обчислення кореляційного моменту із зворотним зв'язком Завада додаткового компенсаційного каналу використовується в аналозі для подавления завади в основному каналі прийому шляхом протифазного складання в загальному суматорі [1] Недоліком цього аналогу є те, що він може разом із завадою подавляти також корисний сигнал у випадках, коли завада і сигнал не мають значних часових відмінностей Аналог може ефективно працювати тільки у випадках, коли завада протяжна, а корисний сигнал у вигляді коротких радіоімпульсів, і не може за відсутністю таких часових відмінностей У якості прототипу вибраний імпульсний радіолокаційний далекомір з однієї приймальнопередавальною антеною [2] До складу прототипу входять такі основні елементи приймально-передавальна антена (наприклад, дзеркальна антена з рупорним випромінювачем вертикальної поляризації), імпульсний передавач, 46936 приймач (наприклад, супергетеродинний обертова секція з чвертьхвильовою діелектричною приймач), пластиною і пристрій повороту площини поляризації радіохвиль з поздовжнього антенний перемикач "прийом-передача", феритового стержня і ЗОВНІШНІЙ соленоїд синхронізатор для забезпечення синхронної підмагнічування фериту, роботи всіх систем радіолокатора, індикатор до складу радіолокатора включені пов'язаний з приймачем пристрою віднімання сигналів Передавач прототипу формує зондуючий приймальних штирів, електродвигун установки сигнал у вигляді періодичної ПОСЛІДОВНОСТІ діелектричної пластини на кут нахилу до мікросекундних радіоімпульсів на несучій частоті горизонталі великої осі еліпса поляризації завади, мікрохвильового діапазону Антенний перемикач пов'язаний з вимірювачем цього кута, керований підключає антену до передавача при передачі генератор струму підмагнічування фериту, зондуючих імпульсів і до приймача - при прийомі луна-сигналів ЦІЛІ Антенний перемикач на виході вимірювача поляризаційних виконаний, наприклад, у вигляді газового параметрів завади встановлений пов'язаний з розрядника, що закорочує вхід приймача при генератором струму підмагнічування фериту випромшені зондуючого радіоімпульсу обчислювач цього струму, величина якого визначена наступним кутом 5 повороту площини Для конкретизації конструкції антенної поляризації радіохвиль системи прототипу будемо умовно вважати, що приймально-передавальна антена прототипу 5= — B + arctgr (1) виконана у вигляді дзеркальної антени з рупорним 4 опромінювачем, зв'язаним з хвилеводом У цьому де р - кут нахилу до горизонталі великої осі хвилеводі встановлені пов'язаний з передавачем, еліпса поляризації завади, який передає вертикальний штир і пов'язаний з г - відношення малої і великої осей еліпса приймачем приймальний вертикальний штир, а поляризації зі знаком "+" при ЛІВІЙ поляризації і зі між цими штирями в хвилеводі встановлений знаком "-" при правій поляризації завади газовий розрядник антенного перемикача Припускається, що рівень завади значно Недоліком прототипу є те, що такий перевищує рівень луна-сигналів ЦІЛІ, тому ці лунарадіолокатор не захищений від завад кругової, сигнал и не будуть заважати вимірювати еліптичної або лінійної поляризації на несучій поляризаційні параметри завади (кут нахилу частоті зондуючого сигналу еліпса поляризації, відношення осей цього еліпса і В основу винаходу поставлена задача напрям обертання вектора поляризації завади) вдосконалення імпульсного радіолокатора, в Для захисту від завади еліптичної поляризації якому за рахунок виконання антени у вигляді у запропонованому пристрої перетворюють цю дзеркальної антени з конічним рупорним заваду в заваду лінійної поляризації за допомогою опромінювачем і круглим хвилеводом, діелектричної пластини і завертають площину додаткового включення в склад радіолокатора поляризації ЛІНІЙНО поляризованої завади під вимірювача поляризаційний параметрів завади і кутом 45° до ортогональних приймальних штирів пристрою віднімання сигналів двох ортогональних за допомогою феритового пристрою При цьому приймальних штирів, а також за рахунок установки напруги завади в цих штирях стануть однаковими, в круглому хвилеводі антени феритового а подавления завади здійснюють у пристрої керованого пристрою повороту площини віднімання напруг цих штирів до входу приймача поляризації радіохвиль і діелектричної пластини з Діелектрична пластина також перетворює електродвигуном повороту цієї пластини вертикально поляризований луна-сигнал ЦІЛІ В забезпечується подавления завад кругової або еліптично поляризований сигнал, тому пристрій еліптичної поляризації і виділення сигналу віднімання не буде подавляти корисний лунавертикальної поляризації сигнал ЦІЛІ Поставлена задача вирішується тим, що в імпульсному радіолокаторі, який містить імпульсний передавач, приймально-передавальну дзеркальну антену з рупорним опромінювачем, антенний перемикач у вигляді газового розрядника, приймач і індикатор, згідно з винаходом опромінювач антени виконаний у вигляді конічного рупору з круглим хвилеводом, в якому встановлені вертикальний пов'язаний з передавачем штир, газовий розрядник антенного перемикача і вертикальний та горизонтальний приймальні штирі, до складу радіолокатора додатково включений вимірювач поляризаційних параметрів завади, вертикальний і горизонтальний штирі якого встановлені в круглому хвилеводі позаду антенного перемикача, у круглому хвилеводі опромінювача антени перед приймальними штирями встановлені також Включення до складу запропонованого пристрою вимірювача поляризаційних параметрів завади, діелектричної пластини з електродвигуном и повороту керованого феритового пристрою повороту площини поляризації радіохвиль і пристрою віднімання напруг ортогональних приймальних штирів забезпечує подавления завади довільної поляризації до входу приймача і виділення корисного вертикально поляризованого луна-сигналу ЦІЛІ Технічна сутність і принцип дії запропонованого пристрою пояснюються Фіг , де дається спрощена структурна схема імпульсного радіолокатора і показаний спрощений ескіз його антенної системи До складу запропонованого пристрою на Фіг входять такі основні елементи імпульсний передавач 1 зондуючих радіоімпульсів на несучій частоті мікрохвильового діапазону, 46936 під будь-яким кутом кругової поляризації завади, а металеве дзеркало 2 приимальнопри ЛІНІЙНІЙ поляризації завади пластину слід передавальної антени, встановити в площині поляризації) Принцип дії рупорний опромінювач 3 у вигляді конічного такої пластини відомий і описаний в літературі [3] рупора, Вектор ЛІНІЙНО поляризованої завади (після круглий хвилевід 4 опромінювача антени, перетворення) пропонується повернути під кутом вертикальний передавальний штир 5, 45° до приймальних штирів При цьому напруги пов'язаний з передавачем коаксіальним кабелем і завади в обох приймальних штирях стануть встановлений в круглому хвилеводі поблизу однаковими за амплітудою і фазою Поворот конічного рупора опромінювача, вектора поляризації ЛІНІЙНО поляризованої завади антенний перемикач 6 у вигляді газового здійснюють за допомогою пристрою з поздовжньо розрядника, встановленого в круглому хвилеводі намагніченим феритом 13 з соленоїдом позаду передавального штиря, підмагнічування фериту 14 Принцип дії вимірювач поляризаційних параметрів завади феритового пристрою повороту площини 7 (вимірює кут нахилу В до горизонталі великої осі поляризації и хвилі відомий еліпса поляризації завади, відношення г осей еліпса поляризації і напрям обертання вектора Після повороту вектора поляризації завади під поляризації завади), кутом 45° до ортогональних приймальних штирів заваду можна подавити шляхом віднімання вертикальний штир цього вимірювача 8, однакових напруг завади цих штирів у пристрої встановлений в круглому хвилеводі позаду віднімання 18 антенного перемикача, Відомо, ЩО при розташуванні діелектричної горизонтальний штир цього вимірювача 9, пластини, довжина якої дорівнює чверті довжини встановлений в круглому хвилеводі позаду хвилі в діелектрику, під кутом [3 великої осі еліпса антенного перемикача, поляризації завади ця завада на виході пластини обертова секція круглого хвилеводу 10 (ця буде перетворена в ЛІНІЙНО поляризовану заваду, секція повертається електродвигуном і має площина поляризації якої буде відхилена від безконтактні сполучення з нерухомими частинами великої осі еліпса поляризації на кут еліптичності хвилеводу у вигляді чвертьхвильових відрізків а в сторону, протилежну напряму обертання розімкнутих коаксимальних ЛІНІЙ), вектора поляризації, а величина цього кута чвертьхвильова діелектрична пластина 11, еліптичності а визначена наступним відомим встановлена в обертовій секції круглого співвідношенням хвилеводу, а = arctg (b/a), (2) електродвигун 12 установки діелектричної пластини під кутом [3 до горизонталі (інформація де a - велика ПІВВІСЬ еліпса поляризації про цей кут надходить з вимірювача 7), завади, феритовий стержень 13, встановлений вздовж b - мала ПІВВІСЬ еліпса поляризації завади осі круглого хвилеводу позаду секції, що Для того, щоб напруги завади в обох обертається, ортогональних приймальних штирях стали ЗОВНІШНІЙ соленоїд підмагнічування фериту однакові за амплітудою і фазою, слід повернути 14, площину поляризації ЛІНІЙНО поляризованої кероване джерело струму підмагнічування завади (після перетворення її в таку за допомогою фериту 15, пов'язане з обмоткою соленоїда діелектричної пластини) на кут 5, визначений (інформація про величину струму І (5) надходить з співвідношенням (1), яке витікає із співвідношення обчислювача цього струму), (2) Такий поворот вектору поляризації завади здійснюють феритовим пристроєм з феритового приймальні вертикальний 16 і горизонтальний стержня 13 і соленоїда 14, а необхідний для цього 17 штирі (ці штирі встановлені у круглому струм підмагнічування фериту визначений кутом 5 хвилеводі позаду феритового стержня і пов'язані з і конструкцією соленоїда Величину цього струму пристроєм віднімання коаксіальними кабелями обчислюють обчислювачем 21, а необхідну однакової довжини), величину струму підмагнічування генерують за пристрій віднімання 18 напруг приймальних допомогою керованого джерела цього струму 15 штирів, супергетеродинний приймач 19, Після повороту вектора поляризації завади під індикатор радіолокатора 20, кутом 45° до горизонталі напруги завади в Обчислювач 21 струму підмагнічування ортогональних приймальних штирях стануть фериту І (5) по виміряним параметрам завади [3, г однаковими за амплітудою і фазою і заваду за допомогою співвідношення (1) подавляють шляхом віднімання цих однакових До складу радіолокатора входить також напруг у пристрої віднімання 18 до входу синхронізатор для забезпечення синхронної приймача роботи всіх систем, що на Фіг не показаний При цьому вертикально поляризований Принцип дії запропонованого пристрою корисний луна-сигнал ЦІЛІ не буде подавлений у пояснюється наступним Пропонується пристрої віднімання і буде виділений на виході перетворювати заваду еліптичної (або круговоіі) цього пристрою, бо діелектрична пластина 11 поляризації в круглому хвилеводі в заваду лінійної перетворює корисний сигнал в еліптично поляризації Це здійснюють за допомогою поляризований сигнал, напруги якого в діелектричної чвертьхвильової пластини Для ортогональних приймальних штирях будуть цього достатньо встановити пластину під кутом відрізнятися за амплітудою і фазою нахилу великої осі еліпса поляризації завади (або При круговій поляризації завади діелектричну 46936 пластину 11 слід розмістити горизонтально при правому обертанні вектору поляризації завади і вертикально при лівому обертанні У цьому окремому випадку діелектрична пластина перетворює заваду поляризації в ЛІНІЙНО поляризовану заваду, площина поляризації якої буде нахилена під кутом 45° до горизонталі У цьому випадку повертати площину поляризації не вимагається і обмотку соленоїда 14 можна відключити В іншому частковому випадку, коли завада має лінійну поляризацію (відмінну від вертикал ьної), діелектричну пластину слід розмістити в площині поляризації завади, а кут повороту площини поляризації 5 також визначений співвідношенням (1) при г = 0 Вимірювач поляризаційних параметрів завади 7 необхідний для визначення кута установки діелектричної пластини і струму підмагнічування фериту Обертова секція хвилеводу 10 з чвертьхвильовою діелектричною пластиною 11 та електродвигуном 12 потрібні для установки пластини під необхідним кутом до горизонталі і перетворення еліптично поляризованої завади (або завади кругової поляризації) в ЛІНІЙНО поляризовану заваду Феритовий стержень 13 із соленоїдом 14 необхідні для повороту площини поляризації завади під кутом 45° до ортогональних приймальних штирів 16, 17 Ці ортогональні штирі і пристрій віднімання 18 необхідні для подавления завади відніманням до входу приймача Запропонований пристрій забезпечує захист від завади будь-якої поляризації, відмінної від вертикальної Таким чином, запропонований пристрій може бути практично реалізований, а зазначені вище його ВІДМІТНІ ознаки є істотними і принципово необхідні для реалізації цього пристрою Основні елементи запропонованого пристрою на Фіг виконані таким чином Приймальнопередавальна антена радіолокатора виконана у вигляді металевого параболічного дзеркала 2, у фокусі якого встановлений конічний рупорний опромінювач 3 з круглим хвилеводом 4 Імпульсний передавач 1 пов'язаний з хвилеводом за допомогою вертикального штиря 5 і відрізка коаксіального кабелю Цей передавач формує зондуючий сигнал у вигляді періодичної ПОСЛІДОВНОСТІ радіоімпульсів на несучій частоті мікрохвильового діапазону Антенний перемикач 6 виконаний у вигляді газового розрядника, встановленого в круглому хвилеводі 4 позаду передавального штиря 5 Горизонтальний 8 і вертикальний 9 штирі вимірювача поляризаційних параметрів завади 7 встановлені в круглому хвилеводі 4 позаду антенного перемикача 6 і пов'язані з цим вимірювачем коаксіальними кабелями однакової довжини Конструкція вимірювача 7 поляризаційних параметрів завади [З, г відома і описана, наприклад, в літературі [3] Обертова секція 10 виконана у вигляді відрізка круглого хвилеводу і має безконтактні сполучення з нерухомими частинами хвилеводу Ці сполучення виконані у вигляді чвертьхвильових відрізків розімкнутих на кінцях коаксіальних ЛІНІЙ Діелектрична пластина 11 виконана з діелектрика 8 з малими втратами, а довжина цієї пластини дорівнює чверті довжини хвилі в діелектрикові Електродвигун 12 установки діелектричної пластини на кут [3 пов'язаний з обертовою секцією 10 і має пристрій управління, що забезпечує необхідний поворот цієї секції, а інформація про цей кут надходить на цей пристрій з вимірювача 7 Конструкція феритового пристрою повороту площини поляризації радіохвиль з феритового стержня 13 і соленоїда 14 відома і описана, наприклад, в літературі [3] Обмотка підмагнічування фериту 14 пов'язана з керованим джерелом струму підмагнічування 15, а інформація про величину цього струму надходить на вхід управління цього джерела з обчислювача 21 Вертикальний 16 і горизонтальний 17 приймальні штирі однакові і встановлені в круглому хвилеводі 4 позаду феритового стержня 13 Ці штирі пов'язані зі входами високочастотного пристрою віднімання 18 коаксіальними кабелями однакової довжини Обчислювач 21 виконаний у вигляді мікроЕОМ для обчислення струму І (5) підмагнічування фериту за поляризаційними параметрами завади [З, г і відомої конструкції соленоїда 14 за допомогою співвідношення (1) Вхідна інформація про поляризаційні параметри завади надходить на вхід обчислювача з вимірювача 7 Приймач 19 виконаний у вигляді звичайного супергетеродинного приймача з амплітудним детектором Передавач 1, приймач 19 і індикатор 20 не відрізняються від ВІДПОВІДНИХ елементів прототипу Динаміка роботи запропонованого пристрою здійснюється слідуючим чином Приймальнопередавальна антена радіолокатора випромінює вертикально поляризований зондуючий сигнал передавача 1 і приймає луна-сигнали ЦІЛІ І заваду довільної поляризації Антенний перемикач 6 закорочує вхід приймача під час випромінювання зондуючого імпульсу для того, щоб потужний сигнал передавача не пошкодив приймача та інших високочастотних елементів Вимірювач 7 вимірює поляризаційні параметри завади [3, г Обчислювач 21 обчислює за цими параметрами величину струму підмагнічування фериту І (5) за допомогою співвідношення (1), а кероване джерело 15 генерує цей струм, який надходить в обмотку соленоїда 14 Електродвигун 12 повертає секцію 10 і встановлює діелектричну пластину 11 на кут [3, інформація про який надходить на вхід управління електродвигуна з вимірювача 7 Діелектрична пластина 11 перетворює еліптично поляризовану заваду в заваду лінійної поляризації, а вертикально поляризований лунасигнал в сигнал еліптичної поляризації Феритовий стержень 13 з соленоїдом 14 повертають площину поляризації радіохвиль (завади і сигналу) на кут 5, визначений співвідношенням (1) Після цього площина поляризації завади буде нахилена під кутом 45° до горизонталі і напруги завади в приймальних штирях 16, 17 стануть однаковими за амплітудою і фазою Пристрій віднімання 18 віднімає ці напруги, виділяє корисний сигнал і подавляє заваду до входу приймача 46936 Таким чином, запропонований пристрій вирішує поставлене завдання, усуває відзначений недолік прототипу і забезпечує захист радіолокатора від завади довільної поляризації (еліптичної, кругової або лінійної, але відмінної від верти кальної) Джерела інформації 1 Теоретические основы радиолокации Под ред Даеркадо антени 2 I, 10 Я Д Ширмана Учебное пособие для вузов - М Сов радио, 1970, с 432, рис 7 6 2 Васин В В, Власов О В и др Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) Под ред В В ГригоринаРябова - М Сов радио, 1970, с 518, рис 18 21, (прототип) Приймальний горн 17 Антенний перемикач (газовий розрядиш:) is \ Імпульсний гоїредавач установки діелектричної пластини на кут із поляризаційних параметрів на; 7 джерало струму підиагнічувашя Пристрій віднімання Індикатор Приймач п \> Обчислювач струму підмагшчувакня Щ) 2! ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71