Радиолокатор

 

Использование: в радиолокационной технике. Сущность изобретения: радиолокатор, работающий в режиме излучения непрерывного, одночастотного, немодулированного сигнала, осуществляет определение дальности до нескольких целей, находящихся в диаграмме направленности. Технический результат достигается введением дополнительного индикатора, сигнал с которого снимается с помощью блока волоконно-оптических линеек и через телевизионный датчик поступает на вход анализатора сигналов, связанных с оперативным запоминающим устройством. 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано в системах управления воздушным движением.

Известен радиолокатор (Финкельштейн. Основы радиолокации. 1983, с. 416), который может работать в непрерывном режиме и состоять из непрерывного одночастотного немодулированного передатчика, передающей и приемной антенн, вращаемых с помощью привода, приемника, индикатора и блока управления. Однако в непрерывном режиме радиолокатор неспособен определять дальность.

Известен радиолокатор (Немец А.А. Основы радиолокации и телевидения. Высшая школа, 1984, с. 2-7). Он состоит из непрерывного, одночастотного, немодулированного передатчика, формирующего электромагнитную энергию, излучаемую передающей антенной. Отразившись от объекта электромагнитная энергия попадает в жестко связанную с передающей антенной приемную антенну и далее в приемник, где преобразуется в электрический сигнал. Вращение антенн осуществляется с помощью привода. Скоростьи вращения задаются блоком управления. Азимут определяется на индикаторе с помощью датчика азимутальных меток, жестко связанного с приводом. Однако радиолокатор неспособен определять дальность, в том числе и до нескольких целей в поле зрения диафрагмы направленности антенны.

С помощью предлагаемого радиолокатора определяется дальность до нескольких целей, одновременно находящихся в поле зрения диафрагмы направленности антенны радиолокатора. Это достигается введением первого и второго дешифратора, симметричного триггера, одноадресного постоянного запоминающего устройства, делителя, вычитателя, постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, сельсин-датчика, сельсин-приемника, дополнительного индикатора, блока волоконно-оптических линеек, телевизионного датчика и анализатора сигналов, при этом выход датчика азиммутальных меток соединен через первый дешифратор с входом симметричного триггера и с первым входом делителя, имеющим второй вход и выход, соединенные соответственно с выходом одноадресного постоянного запоминающего устройства и с первым входом оперативного запоминающего устройства, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соответственно соединены через второй дешифратор с первым выходом анализатора сигналов, со вторым выходом анализатора сигналов и с первым и вторым выходами симметричного триггера, соединенными также, соответственно, с первым и вторым входами блока управления, причем первый выход симметричного триггера соединен также с первым входом постоянного запоминающего устройства, выход и второй вход которого соответственно соединены с входом индикатора и с выходом вычитателя, имеющим первый и второй входы, соответственно соединенные с выходом оперативного запоминающего устройства и со вторым выходом анализатора сигналов, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, жестко связанного с блоком волоконно-оптических линеек, имеющим жесткую связь с дополнительным индикатором, первый вход которого соединен с выходом приемника, а второй вход через сельсин-приемник с выходом сельсин-датчика, жестко связанного с приводом.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения.

Радиолокатор содержит непрерывный одночастотный немодулированный передатчик 1, передающую антенну 2, привод 3, сельсин-датчик 4, приемник 5, приемную антенну 6, датчик азимутальных меток 7, сельсин-приемник 8, дополнительный индикатор 9, дешифратор 10, блок волоконно-оптических линеек 11, блок управления 12, симметричный триггер 13, одноадресное постоянное запоминающее устройство 14, телевизионный датчик 15, оперативное запоминающее устройство 16, делитель 17, анализатор сигналов 18, вычислитель 19, постоянное запоминающее устройство 20, дешифратор 21, индикатор 22.

При этом выход одночастотного немодулированного непрерывного передатчика 1 соединен с входом передающей антенны 2, жестко связанной с приводом 3 и приемной антенной 6, имеющей выход, соединенный через приемник 5 с первым входом дополнительного индикатора 9, имеющего второй вход, соединенный с выходом сельсина-датчика 4, жестко связанного с приводом 3, имеющим жесткую связь с датчиком азимутальных меток 7, выход которого соединен через дешифратор 10 с входом симметричного триггера 13, с входом индикатора 22, и с первым входом делителя 17, имеющего второй вход и выход, соединенные соответственно с выходом одноадресного постоянного запоминающего устройства 14, и с первым входом оперативного запоминающего устройства 16, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соответственно соединены через дешифратор 21 с первым выходом анализатора сигналов 18, со вторым выходом анализатора сигналов 18, со вторым выходом симметричного триггера 13, соединенными также соответственно с первым и вторым входами блока управления 12, имеющим выход, соединенный с входом привода вращения 3, причем первый выход симметричного триггера 13 соединен также с первым входом постоянного запоминающего устройства 20, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом индикатора 22 и с выходом вычитателя 19, имеющего первый и второй входы соответственно соединенные с выходом оперативного запоминающего устройства 16 и со вторым выходом анализатора сигналов 18, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика 15, жестко связанного с блоком волоконно-оптических линеек 11, имеющих жесткую связь с дополнительным индикатором 9.

Радиолокатор работает следующим образом.

Формируемый одночастотным непрерывным немодулированным передатчиком 1 непрерывный сигнал излучается с помощью вращающейся передающей антенны 2 в пространство. Отраженная от объекта электромагнитная энергия принимается приемной антенной 6, жестко связанной с передающей антенной 2, и далее поступает в приемник 5, где преобразуется в электрический сигнал, выделяемый в приемнике 5 на фоне других отражений. Антенны вращаются с помощью привода 3, жестко связанного с датчиком азимутальных меток 7, который выдает в процессе вращения антенны текущее значение азимута в двоичном коде. Вращение антенн 2 и 6 осуществляется попеременно с разными скоростями один оборот с одной скоростью, а другой оборот с другой скоростью. Осуществляется это следующим образом. Дешифратор 10 выделяет код, соответствующий нулю, то есть нулевому азимуту, и выдает сигнал, когда антенны направлены в сторону нулевого азимута, на вход симметричного триггера 13, который перед началом одного оборота антенны устанавливается в одно положение, а перед началом другого в другое положение. Поэтому, с первого плеча этого триггера выдается команда блоку управления 12 на вращение привода 3 с одной скоростью, а со второго плеча триггера выдается команда на вращение с другой скоростью. Выделенный сигнал с выхода приемника 5 поступает на вход дополнительного индикатора 9, развертка которого движется синхронно с антеннами 7 и 6, благодаря жесткой связи сельсина датчика 4 с приводом вращения 3. Напряжение, характеризующее положение вращающихся антенн с сельсина датчика 4, выдается сельсину-приемнику 8, который связан с разверткой дополнительного индикатора 9. В результате развертка дополнительного индикатора 9 движется синхронно с антеннами 2 и 6, при разных скоростях их вращения. Однако, длительность сигналов на экране осциллографа, независимо от скорости вращения антенн, будет зависеть только от дальности. В одном и том же направлении может быть расположено, например, два сигнала от двух целей. При этом яркость на дополнительном индикаторе 9 будет там больше, где одновременно присутствуют два сигнала и наименьшая, где присутствует один сигнал. Таким образом, цели могут быть выделены на основании яркостных характеристик, отличающих их друг от друга. На экране дополнительного индикатора 9. Выделение целей осуществляется с помощью телевизионного датчика 15 с использованием блока волоконно-оптических линеек 11, встроенного в экран дополнительного индикатора 9, где наблюдаются сигналы от целей.

На фиг. 2 представлены возможные отображения двух целей на экране дополнительного индикатора 9. Участок 3 наиболее ярок, т.к. он расположен в зоне двух сигналов 1 и 2, у которых линии 4 и 6 ограничивают начало и конец первого сигнала, а 5 и 7 второго сигнала. С помощью блока волоконно-оптических линеек 11 осуществляется преобразование световой энергии с экрана дополнительного индикатора 9 в электрические сигналы, которые поступают в анализатор амплитуд 18. Анализатор амплитуд 18 анализирует сигналы с телевизионного датчика 15 и определяет длительность этих сигналов от каждой цели. Он выделяет амплитуды сигналов, имеющих разное значение для разных яркостей. Дешифратор 21 определяет номер кода цели. Например, при двух целях, одновременно присутствующих в зоне диаграммы направленности, выделяется два кода, для каждой цели в отдельности, которые поступают на адресный вход оперативного запоминающего устройства 16, дополняя адреса об азимуте. Пример исполнения анализатора и блока волоконно-оптических линеек представлен, например, в книге Барсуков. Телевизионные системы летательных аппаратов. М. 1979.

Анализатор амплитуд 18, после определения длительности сигнала соответствующей цели, выдает также код длительности этой цели в оперативное запоминающее устройство 16. Эта величина кодов характеризует угловую величину поворота антенн 2 и 6, за время приема сигнала с приемника 5 и не зависит от скорости вращения антенн. Код с анализатора сигналов 18 записывается в оперативное запоминающее устройство 16 в период наличия команды "запись", подаваемой с первого плеча симметричного триггера 13. На адресный вход, для осуществления записи по адресу, поступает код с делителя 17, на вход которого подается код азимута с датчика азимутальных меток 7. Этот код угрубляется, благодаря делению на число, защитное в одноадресном постоянном запоминающем устройстве 14. Одновременно с этим входом на другой адресной вход оперативного запоминающего устройства 16 поступает с дешифратора 21, как уже отмечалось, код номера цели. Таким образом, адрес для записи характеризуется этими кодами. При наличии команды "считывание", поступающей на другой вход оперативного запоминающего устройства 16, с другого выхода симметричного триггера 13, антенны будут вращаться уже с другой скоростью, и когда код, подаваемый с делителя 17, и код, подаваемой с дешифратора 21, совпадут с адресами, по которым ранее подавалась информация при записи, с выхода оперативного запоминающего устройства 16 будет подаваться записанный код в вычислитель 19, который будет вычитаться из текущего кода с анализатора сигналов 18, поступающего на другой вход этого вычислителя 19. При этом разность, снимаемая с вычитателя 19, будет характеризовать дальность до объекта, так как на коды, характеризующие длительность сигнала, будет влиять только время запаздывания отраженного от объекта сигнала, но в разной степени зависящей от скорости вращения антенн. Поэтому, при двух разных скоростях вращения, эти коды длительности сигналов будут иметь также разное значение при одной и той же дальности.

За время, между записью и считыванием, цель не успеет существенно сместиться по направлению и дальности в пределах угрубленного азимута, снимаемого с делителя 19. Поэтому адрес при считывании и записи будет один и тот же. Количество угрубленных азимутов будет зависеть от ширины диаграммы направленности антенны. Например, при ширине диаграммы направленности 2^o количество угрубленных азимутов будет равно 180, а зона, занимаемая угрубленными азимутами на расстоянии 400 км, будет составлять 16 км. Такое расстояние цель пройдет за 40-45 с. Количество разностей с выхода вычитателя 19 зависит от максимальной дальности обнаружения. Для каждой разности записывается соответствующая дальность в постоянное запоминающее устройство 20. Считывание дальности осуществляется в индикаторе 22, на вход которого поступает также информация об азимуте с датчика азимута 7.

Предлагаемый радиолокатор может быть использован для обнаружения воздушных целей, находящихся на больших дальностях, в местах отсутствия импульсных радиолокаторов, имеющих большую громоздкость из-за наличия модулятора.

Применение же непрерывного немодулированного одночастотного передатчика позволит разместить аппаратуру на малогабаритных носителях, не используя стационар, что дает возможность перемещаться в район, где не обеспечивается полный контроль за воздушным пространством. Оптимальные параметры диаграммы направленности антенн могут быть по азимуту 2-3^o и по углу места 10-20^o.

Оптимальные скорости вращения антенн могут быть 20 и 15 об/мин при дальности 600 км. Однако, при увеличении дальности обнаружения, скорости вращения необходимо уменьшить.

Предлагаемый радиолокатор можно эффективно использовать в отдаленных районах вдоль протяженных воздушных трасс с большой дальностью. Оптимальное количество целей, до которых можно определить дальность при нахождении их в одном направлении, равно трем, что позволяет применять его для диспетчерской работы с интенсивным движением самолетов.

Формула изобретения

Радиолокатор, состоящий из непрерывного, одночастного, немодулированного передатчика, передающей антенны, привода, приемника, приемной антенны, датчика азимутальных меток, блока управления и индикатора, при этом выход непрерывного, одночастного, немодулированного передатчика соединен с входом передающей антенны, жестко связанной с приемной антенной, выход которой связан с входом приемника, передающая антенна жестко связана с приводом, имеющим вход, соединенный с выходом блока управления, и имеющим жесткую связь с датчиком азимутальных меток, выход которого соединен с первым входом индикатора, отличающийся тем, что определяется дальность до нескольких целей, одновременно находящихся в поле зрения диаграммы направленности, благодаря введению первого и второго дешифраторов, симметричного триггера, одноадресного постоянного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, делителя, вычитателя, оперативного запоминающего устройства, сельсин-датчика, сельсин-приемника, дополнительного индикатора, блока волоконно-оптических линеек, телевизионного датчика и анализатора сигналов, при этом выход датчика азимутальных меток соединен через первый дешифратор с входом симметрично триггера и первым входом делителя, имеющий второй вход и выход, соединенные соответственно с выходом одноадресного постоянного запоминающего устройства и первым входом оперативного запоминающего устройства, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соответственно соединены через второй дешифратор с первым выходом анализатора сигналов, вторым выходом анализатора сигналов и первым и вторым выходами симметричного триггера, соединенными также соответственно с первым и вторым входами блока управления, причем первый выход симметричного триггера соединен также с первым входом постоянного запоминающего устройства, выход и второй вход которого соответственно соединены с входом индикатора и выходом вычитателя, имеющего первый и второй входы, соответственно соединенные с выходом оперативного запоминающего устройства и вторым выходом анализатора сигналов, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, жестко связанного с блоком волоконно-оптических линеек, имеющих жесткую связь с дополнительным индикатором, первый вход которого соединен с выходом приемника, а второй вход через сельсин-приемник с выходом сельсин-датчика, жестко связанного с приводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2