Имитатор сверхвысокочастотного сигнала движущейся цели

 

Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом является повышение достоверности имитации путем повышения стабильности частоты и амплитуды формируемого допплеровского сигнала при одновременном повышении надежности работы имитатора. Устройство содержит два соосных диска с кольцевыми пазами одинакового радиуса, образующими совместно кольцевой волновод с зазором, короткозамыкающую пластину, размещенную в волноводе, ось вращения и волновод для входа и выхода сверхвысокочастотной энергии. Для достижения технического результата короткозамыкающая пластина жестко закреплена на оси вращения с обеспечением возможности движения относительно дисков, при этом диски электрически и механически соединены за внешним диаметром кольцевого волновода. Один из дисков может содержать кольцевые дроссельные канавки. Ось вращения короткозамыкающейся пластины может быть смещена относительно оси симметрии кольцевого волновода. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для проверки параметров отдельных систем РЛС, работающих в режиме селекции движущихся целей, а также для обучения операторов радиолокационных прицельных комплексов.

Известен имитатор движущейся цели (ИДЦ), описанный в патенте США №3.331.70, по кл. 343-17.7 за 1967 г., предназначенный для сдвига фазы отражаемого СВЧ-сигнала и состоящий из видеодетектора, формирователя видеоимпульсов, схемы выделения спада видеоимпульсов, триггера (мультивибратора), СВЧ-переключателя и отрезка замкнутого накоротко фидера с электрической длиной l=λ/4, где λ - длина волны в линии.

К недостаткам данного ИДЦ следует отнести:

- фиксированную длину фидера, вследствие чего невозможно изменение частоты допплеровского сигнала;

- ограниченное применение, обусловленное тем, что данный ИДЦ может быть использован только для импульсно-допплеровских РЛС;

- конструктивную сложность исполнения.

Свободным от указанных выше недостатков является известный ИДЦ (см. патент США №3.216.014, по кл. 343-17.7 за 1965 г.), который включает в себя два соосных диска, на каждом из которых имеются пазы, являющиеся участками волновода и через тлеющееся между дисками пространство образующие кольцевой полый волновод. Имеющееся пространство между дисками позволяет одному из них вращаться относительно другого. В ИДЦ входят также расположенные внутри каждого участка волновода коротко замыкающие СВЧ-энергию элементы и волновод для ввода и вывода СВЧ-энергии.

Достоинством данного ИДЦ является то, что электрическая длина волноводного участка зависит от скорости вращения подвижного диска. Таким образом, меняя скорость вращения диска, можно изменять частоту допплеровского сигнала, что соответствует изменению радиальной скорости цели. Кроме этого данный ИДЦ можно использовать для РЛС как с импульсным, так и с непрерывным сигналом.

Недостатком ИДЦ по патенту США №3.216.014 является наличие взаимного перемещения волноводных участков, обусловленное вращением подвижного диска, в результате которого для обеспечения заданных допусков на сечение кольцевого волновода необходимы жесткие требования к соосности и параллельности сопрягающихся плоскостей дисков. По этой же причине необходимы жесткие требования к допускам на продольный и поперечный люфты вала, на котором установлен подвижный диск. Обеспечить данные требования в процессе эксплуатации ИДЦ достаточно сложно. Кроме этого для вращения диска необходимо пространство между дисками, которое может привести к проникновению в волновод влаги, пыли и т.п., что приведет к потерям СВЧ-энергии. Перечисленные недостатки ведут к снижению надежности работы ИДЦ.

Техническим результатом является повышение надежности работы ИДЦ путем устранения взаимного перемещения участков волновода. Для достижения этой цели в имитатор СВЧ-сигнала движущейся цели, содержащий два соосных диска, снабженных пазами, совместно образующими через зазор кольцевой волновод, установленный в волноводе короткозамыкатель и волновод для ввода и вывода СВЧ-энергии, введена токопроводящая пересекающая и короткозамыкающая волновод пластина, жестко установленная на оси вращения, а диски соединены за внешним диаметром кольцевого волновода.

Для достижения технического результата один из дисков содержит кольцевые дроссельные канавки. Кроме этого с целью получения спектра частот допплеровского сигнала ось вращения пластины смещена относительно оси симметрии кольцевого волновода.

На фиг.1 представлен общий вид имитатора СВЧ-сигнала движущейся цели, где:

1, 2 - соосные диски;

3 - дроссельные канавки;

4 - волновод для ввода и вывода СВЧ-энергии;

5 - короткозамыкающаяся пластина;

6 - кольцевые пазы;

7 - зазор между участкам кольцевого волновода;

8 - короткозамыкатель СВЧ-энергии.

На фиг.2 представлены варианты установки вращающейся пластины и эпюры допплеровского сигнала, соответствующие данным вариантам.

Имитатор СВЧ-сигнала движущейся цели для допплеровской РЛС содержит два соединенных между собой диска 1 и 2, на каждом из которых имеются кольцевые пазы 6 одинакового диаметра, являющиеся участкам волновода. Волноводные участки совместно образуют кольцевой волновод. С внутренней и внешней стороны одного из участков волновода имеются дроссельные канавки 3. СВЧ-энергия вводится и выводится в имитатор через волновод 4. В конце кольцевого волновода установлен короткозамыкатель 8 СВЧ-энергии. В зазоре 7 между дисками 1 и 2 жестко на оси установлена короткозамыкающая пластина 5, выполняющая роль подвижного короткозамыкателя. Ось вращения короткозамыкающей пластины 5 может быть смещена относительно оси симметрии кольцевого волновода.

СВЧ-сигнал от РЛС поступает через волновод 4 в кольцевой волновод и отражается от токопроводящей пластины 5 в обратном направлении. Для предотвращния утечки энергии СВЧ-сигнала через зазор 7 один из дисков содержит кольцевые дроссельные канавки 3. При перемещении пластины 5 в кольцевом волноводе фаза отражаемого СВЧ-сигнала меняется вследствие изменения длины пути, пройденного СВЧ-сигналом в кольцевом волноводе. Допплеровский сдвиг частоты для сигнала, прошедшего путь от РЛС до пластины 5 и обратно, равен f_д=2V/λ=2ωR/λ, где λ - рабочая длина волны РЛС, R - радиус кольцевого волновода, ω - угловая скорость перемещения пластины 5. Из данного выражения видно, что, изменяя скорость вращения пластины 5, можно получать различную частоту допплеровского сигнала (фиг.2а), и, таким образом, имитировать движение дискретного отражателя с различной радиальной скоростью.

Как правило, допплеровский сигнал от реальной цели представляет собой сумму сигналов от элементарных дискретных отражателей и, следовательно, содержит спектр частот, соответствующий спектру радиальных скоростей элементарных отражателей, ширина которого зависит от размеров цели.

Для получения с помощью имитатора спектра частот допплеровского сигнала ось вращения пластины 5 смещена относительно центра кольцевого волновода (фиг.2б). При этом, учитывая равнопеременное движение пластины, допплеровский сдвиг частоты для сигнала, прошедшего путь от РЛС до пластины 5 и обратно, равен

где d - величина смещения оси вращения пластины относительно оси симметрии кольцевого волновода.

Изменяя величину смещения оси вращения относительно оси симметрии кольцевого волновода, можно регулировать ширину спектра допплеровских частот.

Таким образом, в предлагаемом имитаторе СВЧ-сигнала движущейся цели для допплеровской РЛС в результате устранения взаимного перемещения участков волновода проще, по сравнению с прототипом, обеспечить заданные допуски на сечение кольцевого волновода в процессе эксплуатации. Исключено влияние продольного и поперечного люфта вала двигателя на сечение кольцевого волновода. Кроме этого соединение дисков за внешним диаметром кольцевого волновода предохраняет волновод от попадания в него пыли, влаги и пр., а наличие кольцевых дроссельных канавок на одном из дисков исключает утечку энергии СВЧ-сигнала через зазор. Тем самым обеспечивается повышение надежности работы имитатора.

Наличие смещения оси вращения пластины относительно оси симметрии кольцевого волновода позволяет получить спектр допплеровских частот и тем самым приблизится к допплеровскому сигналу от реальной цели.

По предлагаемому техническому решению был изготовлен опытный образец имитатора, который был испытан в полевых условиях. В процессе испытании проверялась возможность обнаружения и автоматического сопровождения имитатора радиолокационным прицельным комплексом.

Испытания показали, что предлагаемый имитатор СВЧ-сигнала движущейся цели может быть использован для проверки и отработки параметров отдельных систем РЛС.

Формула изобретения

1. Имитатор сверхвысокочастотного сигнала движущейся цели, содержащий два соосных диска с кольцевыми пазами одинакового радиуса, образующими совместно кольцевой волновод с зазором, размещенную в волноводе короткозамыкающую пластину, а также ось вращения и волновод для ввода и вывода сверхвысокочастотной энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности имитации путем повышения стабильности частоты и амплитуды формируемого допплеровского сигнала при одновременном повышении надежности работы имитатора, короткозамыкающая пластина жестко закреплена на оси вращения с обеспечением возможности движения относительно дисков, при этом диски электрически и механически соединены за внешним диаметром кольцевого волновода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью сокращения утечки энергии сверхвысокочастотного сигнала через зазор, один из дисков содержит кольцевые дроссельные канавки.

3. Устройство по пп.1, 2, отличающееся тем, что, с целью имитации спектра допплеровских частот в сигнале, ось вращения короткозамыкающей пластины смещена относительно оси симметрии кольцевого волновода.

РИСУНКИ