Багатоканальна радіолокаційна станція з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів

Реферат: Багатоканальна радіолокаційна станція з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів, містить фідерний тракт, активну фазовану антенну решітку, яка складається з діаграмоутворюючої схеми зі схемою управління та антенної решітки, приймальний пристрій, який складається з багатоканальної кореляційно-фільтрової схеми обробки ехо-сигналів, порогового пристрою та пристрою визначення параметрів, апаратуру відображення. Замість генератора гармонійних коливань та формувача складних сигналів введено генератори хаотичних сигналів, модулятор та додатково введено апаратуру передачі інформації. UA 85954 U (54) БАГАТОКАНАЛЬНА РАДІОЛОКАЦІЙНА СТАНЦІЯ З ЗАСТОСУВАННЯМ ОРТОГОНАЛЬНИХ ХАОТИЧНИХ СИГНАЛІВ UA 85954 U UA 85954 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана при розробці та вдосконаленні багатоканальних радіолокаційних систем з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів для підвищення їх скритності функціонування та розрізнювальної здатності, а також забезпечення їх електромагнітної сумісності. Відома багатоканальна радіолокаційна станція (РЛС) 19Ж6 [1], яка містить передавальний пристрій, антенно-фідерний тракт, дзеркальну антену, приймальний пристрій, апаратуру відображення інформації та передачі інформації. Недоліком відомої РЛС є недостатня скритність функціонування через формування зондуючого сигналу на гармонійній несучій з заданою частотою, який легко виявляється несанкціонованим спостерігачем за допомогою радіорозвідки, а також невелика розрізнювальна здатність за рахунок використання простого радіоімпульсу. Найбільш близькою до запропонованого технічного рішення, вибраною як прототип є РЛС AN/APG-79 [2], яка містить генератор гармонійних коливань, формувач складних сигналів, фідерний тракт, активну фазовану антенну решітку (ФАР), приймальний пристрій, апаратуру відображення інформації. Для підвищення скритності та розрізнювальної здатності використовуються частотно-модульовані, фазо- та дискретно-частотно маніпульовані сигнали. Багатоканальність забезпечується за рахунок використання різних законів фазової або частотної модуляції (маніпуляції) при формуванні зондуючих сигналів. Зондуючі сигнали формуються за допомогою формувача складних сигналів з гармонійних коливань, які надходять з генератора. Сформовані сигнали через фідерний тракт надходять на приймальнопередавальні модулі активної фазованої антенної решітки, де підсилюються та випромінюються в простір. Активна ФАР забезпечує багатоканальний огляд простору за заданою (необхідною) програмою. Ехо-сигнали приймаються активною ФАР, яка забезпечує їх просторову селекцію, та надходять на багатоканальний приймач, де відбувається цифрова обробка ехо-сигналів. Недоліком прототипу є те, що він не задовольняє в повній мірі вимогам скритності системи, так як в ньому застосовуються сигнали на гармонійній несучій з відомими детермінованими законами зміни фази або частоти, що полегшує їх виявлення та класифікацію РЛС при застосуванні радіотехнічної розвідки. В основу корисної моделі поставлена задача створити багатоканальну радіолокаційну станцію з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів, яка підвищить скритність та розрізнювальну здатність за дальністю, а також забезпечить електромагнітну сумісність радіолокаційної системи при використанні одного частотного діапазону. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в РЛС, яка містить генератор гармонійних коливань, формувач складних сигналів, фідерний тракт, активну ФАР, приймальний пристрій, апаратуру відображення інформації замість генератора гармонійних коливань та формувача складних сигналів введено генератори хаотичних сигналів та модулятор, за допомогою яких формуються ортогональні хаотичні сигнали з різними початковими значеннями формування хаотичних сигналів та додатково введено апаратуру передачі інформації. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у підвищенні скритності та розрізнювальної здатності РЛС, а також вирішенні задачі електромагнітної сумісності РЛС з іншими РЛС при використанні одного частотного діапазону. На фіг. 1 приведена структурна схема запропонованої РЛС. На фіг. 2 зображена діаграма спрямованості (ДСА) запропонованої РЛС, де а) ДСА F() в азимутальній () площині; б) ДСА F() в кутомісцевій () площині. Запропонована багатоканальна РЛС з застосуванням ортогональних хаотичнихсигналів містить М-генераторів хаотичних сигналів (ГХС) 1, модулятор 2, фідерний тракт 3, активну ФАР 4, яка складається з діаграмоутворюючої схеми 5 зі схемою управління 6 та антенної решітки (АР) 7, приймальний пристрій 8, який складається з багатоканальної кореляційно-фільтрової схеми обробки ехо-сигналів 9, порогового пристрою та пристрою визначення параметрів 10, апаратуру відображення 11 та апаратуру передачі інформації 12. Робота запропонованої багатоканальної РЛС з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів полягає у наступному. Генератори хаотичних сигналів 1 формують неперервні хаотичні сигнали з різними початковими значеннями j x 0  0 1, j  1M , (1) де M - кількість генераторів хаотичних сигналів. 1 UA 85954 U Сформовані сигнали поступають на модулятор 2, який формує послідовність ортогональних k, j x 0  01 , в загальному випадку k  1N, j  1M . Сформовані радіоімпульси подаються через фідерний тракт 3 на діаграмоутворюючу схему 5, в якості зондуючих, та на багатоканальну кореляційнофільтрову схему оброки ехо-сигналів 9, в якості очікуваних (опорних) сигналів. Діаграмоутворююча схема 5 за допомогою схеми управління 6 забезпечує необхідний амплітудно-фазовий розподіл на розкриві NxM елементної антенної решітки 7 ( N кількість випромінювачів по горизонталі, M - кількість випромінювачів по вертикалі). Діаграмоутворююча схема 5 формує M парціальних променів у вертикальній площині та здійснює електронне сканування у горизонтальній площині. Тобто двоспрямована АР 7 випромінює та приймає в хаотичних радіоімпульсів 5 10 15 20 k, j X( x 0 ) з різними початковими значеннями заданому напрямку ортогональний хаотичний сигнал зі своїм початковим значенням x k, j . 0 Таким чином в РЛС реалізується необхідний режим огляду простору. Так як АР 7 забезпечує огляд простору тільки в визначеному секторі по азимуту, то для кругового огляду простору необхідно використовувати декілька АР. Прийом та обробка ехо-сигналів в одному просторовому каналі (парціальному промені) полягає у наступному. В загальному випадку розглядаються сигнали на вході NxM- елементної антенної решітки 7. Прийнятий n,m - елементом АР 7 ( n 1N - номер випромінювача в рядку, m  1M - номер випромінювача в стовпчику) ехо-сигнал y n,m піддається взваженому додаванню в  діаграмоутворюючій схемі 5, на виході якої формуються комплексні амплітуди коливань Y k, j-ому просторовому каналі (парціальному промені) k  1N, j  1M .  Y k, j  N M     y n,mR k, j k, j в , (2) n1m1 25 30   де R k, j - елемент вагової матриці R , яка формуються за допомогою схеми управління 6.  Конкретні значення вагової матриці R визначаються, виходячи з заданої ширини діаграми спрямованості парціальних променів та їх орієнтації в просторі з допустимим рівнем бокових пелюсток. Таким чином, просторова обробка сигналу відбувається за допомогою  діаграмоутворюючої схеми 5. Далі сигнали Y k, j через фідерний тракт 3 надходять на багатоканальну кореляційно-фільтрову схему обробки ехо-сигналів 9 приймального пристрою 8. Обробка сигналів в кожному просторовому каналі ідентична і відрізняється лише видом очікуваного (опорного) сигналу  k, j X( x0 , t з,FД ) , (3) де t ç - часова затримка ехо-сигналу; FÄ - допплерівська складова ехо-сигналу, який формується за допомогою модулятора 2. 35 Подальша обробка сигналу не відрізняється від традиційної кореляційно-фільтрової обробки [3] при прийомі сигналу на фоні білого шуму і описується виразом (індекси k, j - які   визначають номер просторового каналу, опущені ( Y k , j  Y )) 1    Y t X x 0 , t  t ç ,FÄ dt . (4) 2  Отримані значення кореляційного інтегралу (4) надходять на пороговий пристрій та пристрій визначення параметрів 10, який забезпечує вимірювання часу запізнювання t ç  - дальності, Z( t ç ,FÄ )  40 45 азимуту () та кута місця () - висоти. Далі радіолокаційна інформація (РЛІ) за допомогою фідерного тракту 3 надходить на апаратуру відображення інформації 11 та надходить до споживачів за допомогою апаратури передачі інформації 12. Джерела інформації: 1. Озброєння та військова техніка РТВ. Побудова РЛС 19Ж6. част. 1: Навч. посібник. / Д.А. Гриб, В.П. Голованов, В.Й. Климченко та ін. - X.: ХУПС, 2007. - 300 с. 2. Aytug Denk. Detection and jamming low probability of intercept (LPI) radars / Aytug Denk. Monterey, California: Naval Postgraduate School, 2006. - 123 p. 3. Ширман Я.Д. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: (справочник) / Я.Д. Ширман, А.С. Маляренко, СП. Лещенко и др. - М.: Радиотехника, 2007, - 512 с: ил., табл. 50 2 UA 85954 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Багатоканальна радіолокаційна станція з застосуванням ортогональних хаотичних сигналів, яка містить фідерний тракт, активну фазовану антенну решітку, яка складається з діаграмоутворюючої схеми зі схемою управління та антенної решітки, приймальний пристрій, який складається з багатоканальної кореляційно-фільтрової схеми обробки ехо-сигналів, порогового пристрою та пристрою визначення параметрів, апаратуру відображення, яка відрізняється тим, що замість генератора гармонійних коливань та формувача складних сигналів введено генератори хаотичних сигналів, модулятор та додатково введено апаратуру передачі інформації. 3 UA 85954 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4