Радиолокационный ответчик для системы обнаружения и идентификации объектов

 

Использование: в радиолокации, в частности в устройствах радиолокационного ответчика. Сущность изобретения: ответчик содержит антенну 1, отражательный фазовый модулятор 2, сумматор 3, мультивибратор фазового разнесения 4, частотно-модулированный генератор 5, генератор индивидуального кода 6. Отражательный фазовый модулятор 2 выполнен определенным образом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к устройствам формирования модулированного отраженного сигнала.

Известно устройство, обеспечивающее модуляцию отраженного радиолокационного сигнала, позволяющее повысить надежность выделения сигнала радиолокационного ответчика на фоне отражений от различных местных предметов. Это устройство содержит параболический отражатель, в фокусе которого расположен рупорный облучатель с подключенным к нему отрезком волновода. Волновод оканчивается короткозамыкающей заглушкой. На расстоянии четверть длины волны облучающего колебания от короткозамыкателя в волновод установлен переключающий диод, к которому подключен выход генератора синусоидальных колебаний. Последний соединен с автономным источником питания.

Попеременное воздействие напряжения разных знаков от генератора синусоидальных колебаний на диод приводит к тому, что он периодически открывается и закорачивает волновод. Отражение высокочастотных колебаний, распространяющихся по волноводу, происходит поочередно от диода или от стенки короткозамыкателя. Таким образом, отраженный от радиолокационного ответчика сигнал приобретает фазовую манипуляцию с частотой генератора синусоидальных колебаний. Это приводит к появлению в спектре отраженного сигналами боковых составляющих, отстоящих от частоты зондирующего сигнала на частоту генератора синусоидальных колебаний. Напротив приемник радиолокатора на боковую частоту, можно выделить сигнал радиолокационного ответчика и подавить отражения от местных предметов. Данный радиолокационный ответчик формирует отраженный сигнал, который надежно выделяется, но не дает возможности различать несколько ответчиков.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является радиолокационный ответчик, описанный в патенте, который состоит из печатной полосковой антенны, к которой посредством полосковой линии подключен отражательный фазовый модулятор, представляющий собой последовательное соединение полоскового трансформатора сопротивлений, индуктивности и варикапа. К трансформатору сопротивлений подключен фильтр низкой частоты, состоящий из отрезка полосковой линии с высоким волновым сопротивлением и конструктивной емкости. К фильтру низкой частоты подключен выход сумматора, входы которого соединены с выходами генератора индивидуального кода ответчика и мультивибратора фазового разнесения.

Зондирующий сигнал радиолокатора принимается антенной и через полосковую линию, трансформатор сопротивлений и индуктивность поступает на варикап. Напряжение смещения на варикап подается с выхода сумматора через фильтр низкой частоты. В зависимости от уровня напряжения смещения фаза отраженного высокочастотного сигнала изменяется, вследствии чего отраженный сигнал промодулирован индивидуальным кодом ответчика. Индивидуальный код ответчика представляет собой последовательность колебаний двух тональных частот, одна из которых соответствует передаче логического нуля, а другая логической единице. Напряжение индивидуального кода ответчика суммируется с сигналом мультивибратора фазового разнесения. Напряжение мультивибратора имеет два уровня, соответствующие начальным фазам отраженного сигнала 0^о и 90^о. Частота мультивибратора выбирается таким образом, что каждый информационный бит передается несколько раз с начальной фазой О^о и 90^о. В результате модулирующий сигнал на варикапе представляет собой четырехуровневое напряжение, а периодическое изменение начальной фазы отраженного сигнала на 90^о обеспечивает выделение индивидуального кода на выходе синхронного приемника радиолокатора независимо от фазы его гетеродина.

Данный радиолокационный ответчик является составной частью радиолокационной системы обнаружения и идентификации объектов. Зондирующий сигнал радиолокатора имеет спектральную плотность собственных шумов, спадающую как 1/f, где f частота отстройки от несущей радиолокатора. При непрерывной радиолокации часть зондирующего сигнала, вследствии конечного значения развязки трактов передачи и приема и отражений от местных предметов и подстилающей поверхности, неизбежно попадает на вход приемника. Таким образом, собственные шумы передатчика, складываясь с шумами приемника, ухудшают чувствительность последнего. Недостатком прототипа является то, что при тональном кодировании спектр информационных составляющих в отраженном сигнале сосредоточен в непосредственной близости от несущей частоты зондирующего колебания. Это вызывает наибольшее ухудшение чувствительности приемника из-за влияния собственных шумов передатчика, соответственно уменьшение дальности обнаружения и идентификации радиолокационного ответчика.

Целью изобретения является повышение чувствительности при одновременном увеличении дальности обнаружения и обеспечении идентификации радиолокационного ответчика.

Структурная схема радиолокационного ответчика показана на фиг. 1. Он состоит из антенны 1, к выходу которой подключен отражательный фазовый модулятор 2, соединенный с выходом сумматора 3. Один вход сумматора 3 соединен с выходом мультивибратора фазового разнесения 4, а другой с выходом генератора 5 с частотой модуляций. Вход ЧМ-генератора 5 подключен к выходу генератора индивидуального кода 6. Высокочастотная часть радиолокационного ответчика выполнена по гибриднопленочной технологии на единой диэлектрической подложке. На фиг. 1 пунктирной линией показана граница металлизации на оборотной стороне подложки. Антенна 1 подключена к отражательному модулятору посредством полосковой линии 7, содержащей плавный переход с симметричной линии антенны 1 на несимметричную линию модулятора 2. Модулятор состоит из четвертьволнового полоскового трансформатора сопротивлений 8, вход которого соединен с полосковой линией 7, а выход с верикапом 9. К входу трансформатора 8 подключен подстраиваемый, разомкнутый на конце полосковый шлейф 10, обеспечивающий в выходном сечении трансформатора 8 последовательный резонанс с емкостью варикапа 9 на частоте зондирующего сигнала. Последовательно с варикапом 9 включен четвертьволновый разомкнутый шлейф 11, который совместно с высокоомным участком полосковой линии 12 образует фильтр низкой частоты, развязывающий цепи зондирующего и модулирующего сигналов. Контактная площадка 13 служит для поключения выхода сумматора 3. Четвертьволновый короткозамкнутый шлейф 14 обеспечивает замыкание цепи тока модулирующего сигнала.

Зондирующий сигнал радиолокатора принимается антенной 1 и поступает на отражательный фазовый модулятор 2, на который также подается модулирующий сигнал с выхода сумматора 3. Выходной сигнал сумматора 3 складывается из колебания ЧМ-генератора 5, модулированного сигналом индивидуального кода 6 и напряжения мультивибратора фазового разнесения 4, представляющего собой импульсы со скважностью два. Временные диаграммы модулирующего напряжения с выхода сумматора 3 и модуляционная характеристика отражательного фазового модулятора 2 показаны на фиг. 2. Из фиг. 2 следует, что начальная фаза отраженного от модулятора 2 сигнала периодически, с частотой мультивибратора фазового разнесения 4, меняется на 90^о.

На фиг. 3 показана векторная диаграмма, на которой U_г напряжение гетеродина когерентного приемника радиолокатора, U'_c и U''_c векторы отраженного полезного сигнала. Разность фаз между последними, вследствии работы мультивибратора фазового разнесения 4, равна 90^о. Выходной сигнал когерентного приемника пропорционален проекции вектора входного сигнала на вектор гетеродина. Из фиг. 3 видно, что при всех значениях фазы ϕ вызванных относительным перемещением радиолокатора и ответчика, проекция вектора входного сигнала не равна нулю.

Вследствии фазовой модуляции зондирующего сигнала колебанием ЧМ-генератора 5, в спектре отраженного сигнала возникают боковые составляющие, несущие информацию об индивидуальном коде ответчика. Боковые составляющие отстоят от частоты зондирующего сигнала на значение несущей частоты генератора 5. Выбирая частоту ЧМ-генератора 5 в области, где, спадающие как 1/f, собственные шумы передатчика, становятся меньше приемника, можно реализовать наилучшую чувствительность последнего. Соответственно увеличить дальность обнаружения и идентификации радиолокационного ответчика.

Формула изобретения

1. РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ОТВЕТЧИК ДЛЯ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ, содержащий антенну, подключенную к отражательному фазовому модулятору, второй вход которого соединен с выходом сумматора, один вход которого соединен с выходом мультивибратора фазового разнесения, и генератор индивидуального кода, отличающийся тем, что введен частотно-модулированный генератор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а вход с выходом генератора индивидуального кода.

2. Ответчик по п. 1, отличающийся тем, что отражательный фазовый модулятор содержит варикап, один полюс которого соединен с выходом четвертьволнового полоскового трансформатора сопротивлений, вход которого подключен к полосковой линии антенны, а вторым полюсом к четвертьволновому разомкнутому шлейфу, к входу четвертьволнового полоскового трансформатора сопротивлений подключен подстраиваемый разомкнутый шлейф, а к его выходу - короткозамкнутый четвертьволновый шлейф, причем четвертьволновый разомкнутый шлейф подключен к высокоомному участку полосковой линии, являющейся входом отражательного фазового модулятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3