Самолетный ответчик

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в устройствах обработки запросных сигналов и излучения ответного сигнала в том направлении, в котором был получен более мощный запросный сигнал. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении вероятности принятия правильного решения по изучению ответного сигнала в том направлении, в котором был получен более мощный запросный сигнал. Для достижения указанного технического результата в состав цифровой схемы автоматической регулировки усиления по шумам (ШАРУ) ввели цифровую линию передачи данных о загрублении чувствительности приемного устройства. Информация о состоянии аттенюаторов приемных каналов на момент приема запросного сигнала учитывается при сравнении амплитуд запросного сигнала. 4 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в устройствах обработки запросных сигналов и излучения ответного сигнала в том направлении, в котором был получен более мощный запросный сигнал.

В современных отечественных и зарубежных ответчиках антенная система состоит из двух антенн, размещаемых либо вверху и внизу фюзеляжа, либо в передней и задней части фюзеляжа. При приеме запросного сигнала двумя антеннами ответчик сравнивает их по амплитуде и излучает ответный сигнал через ту антенну, которая приняла более мощный запросный сигнал. Такой алгоритм применяется в современных отечественных и зарубежных ответчиках, что соответствует требованиям отечественного ГОСТ 21800-89 и зарубежного "Приложение 10" ИКАО стандартов.

Известны устройства с автоматически регулируемым в зависимости от интенсивности шумов порогом [1]. Эти устройства содержат набор параллельно соединенных по входу цепочек из согласованного фильтра и квадратичного детектора, а также блок выбора максимального сигнала, сумматор, перемножитель и пороговый блок. Недостатком этих устройств является то, что при приеме запросного сигнала двумя и более антеннами может возникнуть ошибка в определении антенны, принявшей более мощный запросный сигнал из-за независимой работы приемных каналов и отсутствия информации о значении порога в каждом из приемных каналов на момент приема запросного сигнала.

Известен способ радиолокационного запроса-ответа и запросчик для его осуществления [2]. Недостатком которого является то, что при приеме запросного сигнала не учитываются шумы на входе. Таким образом, истинное значение амплитуд запросного сигнала может отличаться от амплитуд, полученных в результате обработки сигнала.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении вероятности принятия правильного решения по излучению ответного сигнала в том направлении, в котором был получен более мощный запросный сигнал.

Для достижения указанного технического результата в состав цифровой схемы автоматической регулировки усиления по шумам (ШАРУ) ввели цифровую линию передачи данных о загрублении чувствительности приемного устройства.

Схема работает следующим образом. Сигнал с выхода приемника поступает на вход цифровой схемы ШАРУ, где, в зависимости от уровня шума, формируется двоичный управляющий код ступенчатым аттенюатором. Количество дискретных звеньев затухания ступенчатого аттенюатора определяется требуемой глубиной регулировки усиления и дискретностью. Удобно, когда величина затухания каждого дискретного звена ступенчатого аттенюатора в децибелах (дБ) соответствует известному закону, например: δ•2ⁿ (1) где δ - минимальный шаг ступенчатого аттенюатора, дискретность; n - номер звена (n=0, 1, 2, 3...).

Двоичный управляющий код, поступающий с цифровой схемы ШАРУ на ступенчатый аттенюатор, также передается по цифровой линии передачи данных в цифровое устройство сравнения амплитуд запросного сигнала. Информация о состоянии аттенюаторов приемных каналов на момент приема запросного сигнала учитывается при сравнении амплитуд запросного сигнала.

Структурная схема устройства представлена на фиг.1, где 1-1 - приемник первого канала; 1-2 - приемник второго канала; 2-1, 2-2 - цифровые декодирующие устройства 1-го и 2-го каналов соответственно; 3 - цифровое устройство сравнения амплитуд запросного сигнала с учетом порога загрубления; 4-1, 4-2 - преселектор первого и второго каналов соответственно; 5-1, 5-2 - усилитель первого и второго каналов соответственно;
6-1, 6-2 - смеситель первого и второго каналов соответственно;
7-1, 7-2 - фильтр промежуточной частоты первого и второго каналов соответственно;
8-1, 8-2 - ступенчатый аттенюатор первого и второго каналов соответственно;
9-1, 9-2 - усилитель промежуточной частоты первого и второго каналов соответственно;
10-1, 10-2 - счетчик импульсов первого и второго каналов соответственно;
11-1, 11-2 - блок сравнения количества импульсов первого и второго каналов соответственно;
12-1, 12-2 - счетчик, хранящий двоичный управляющий код для ступенчатого аттенюатора первого и второго каналов соответственно;
13-1, 13-2 - преобразователь параллельного двоичного управляющего кода в последовательный первого и второго каналов соответственно;
14-1, 14-2 - пороговое устройство первого и второго каналов соответственно;
15-1, 15-2 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) первого и второго канала соответственно.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Высокочастотный сигнал поступает на входы приемников 1-1, 1-2, где проходит через преселекторы 4-1, 4-2, усиливается усилителем 5-1, 5-2, переносится на промежуточную частоту F_пром смесителем 6-1, 6-2, фильтруется фильтром сосредоточенной селекции 7-1, 7-2 с центральной частотой пропускания, равной F_пром. Далее сигнал F_пром поступает на вход ступенчатого аттенюатора 8-1, 8-2, после чего на вход усилителя промежуточной частоты 9-1, 9-2 с логарифмической характеристикой. С выхода приемного устройства сигнал поступает на вход цифровой схемы ШАРУ и на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 15-1, 15-2. С выхода АЦП цифровой код выборки поступает в цифровое декодирующее устройство 2-1, 2-2, где происходит цифровая обработка сигнала и декодирование запроса. Импульс декодирования, сопровождаемый кодом амплитуды запросного сигнала, поступает в цифровое устройство сравнения амплитуд запросного сигнала 3.

Цифровое устройство сравнения амплитуд запросного сигнала представляет собой схему сравнения запросного сигнала, полученного несколькими антеннами путем простого сложения и вычитания. Таким образом, в цифровом устройстве сравнения амплитуд запросного сигнала имеется соответствующее количество входов для кода амплитуды запросного сигнала каждого канала, в нашем случае - два входа, а так же соответствующее количество входов для управляющего кода ступенчатым аттенюатором в соответствующем приемном канале, в нашем случае - два входа. Для случая с двумя антеннами устройство сравнения амплитуд запросного сигнала имеет четыре входа и два выхода. Код амплитуды в первом приемном канале поступает на первый вход, код амплитуды во втором приемном канале поступает на второй вход. Управляющий код ступенчатым аттенюатором первого приемного канала поступает на третий вход, управляющий код ступенчатым аттенюатором второго приемного канала поступает на четвертый вход. В зависимости от полученных результатов при сравнении амплитуд запросного сигнала ответный сигнал излучается через антенну "а" или "б".

На входе ШАРУ включено пороговое устройство 14-1, 14-2, на выходе которого в зависимости от уровня шума формируется хаотическая импульсная последовательность с нормированной амплитудой, величина порога устанавливается напряжением U_п. Чем больше уровень шума на выходе приемника, тем больше плотность импульсов возникает на выходе 14-1, 14-2. Импульсы с порогового устройства 14-1, 14-2 поступают на счетчик импульсов 10-1, 10-2, который опрашивается через равные интервалы времени Т. Если за время Т в счетчике накапливается число, которое больше, чем порог, зашитый при первоначальной настройке, то блок сравнения 11-1, 11-2 дает команду для увеличения на "1" числа, хранящегося в счетчике 12-1, 12-2. Если за время Т в счетчике 10-1, 10-2 накапливается число меньше, чем порог, зашитый при первоначальной настройке, то блок сравнения 11-1, 11-2 дает команду для уменьшения на "1" числа, хранящегося в счетчике 12-1, 12-2. Параллельный двоичный код на выходе счетчика 12-1, 12-2 является управляющим кодом для ступенчатого аттенюатора. Этот же код поступает через преобразователь параллельного кода в последовательный 13-1, 13-2 на устройство 3. Управляющий код ступенчатым аттенюатором, поступающий на устройство 3, несет информацию о загрублении коэффициента усиления приемного устройства.

Так как приемники имеют логарифмическую характеристику, то для удобства последующих цифровых операций необходимо, чтобы управляющий код, содержащий информацию о загрублении, отображал ее в децибелах (дБ). Для этого аттенюатор выполняется таким образом, что его можно представить в виде последовательной цепочки аттенюаторов, как на фиг.2.

В этом случае для выбора антенны в цифровом устройстве 3 необходимо выполнить операции суммирования/вычитания.

A1-A2+(K1-K2)=R1 (2)
где А1 - код (дБ), соответствующий амплитуде запросного сигнала в приемном канале 1-1, поступивший с цифрового декодирующего устройства 2-1;
А2 - код (дБ), соответствующий амплитуде запросного сигнала в приемном канале 1-2, поступивший с цифрового декодирующего устройства 2-2;
К1 - код (дБ), соответствующий загрублению коэффициента усиления в приемном канале 1-1, поступивший с 13-1;
К2 - код (дБ), соответствующий загрублению коэффициента усиления в приемном канале 1-2, поступивший с 13-2.

Если R1>0, то для излучения ответа выбирается антенна "а", если R1<0, то для излучения ответа выбирается антенна "б".

Один из способов представления кода амплитуды сигнала в децибелах представлен на структурной схеме - фиг.3, где все операнды в выражении (2) приводятся к единой системе измерений,
где КГ - контрольный генератор;
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
16 - узел управления контрольным генератором;
ДШ - цифровой дешифратор.

ОЗУ и ДШ - узлы, входящие в состав цифрового декодирующего устройства 2-1, 2-2.

Структурная схема контрольного генератора представлена на фиг.4,
где Ген. РИ - генератор радиоимпульсов;
Атт - ступенчатый аттенюатор.

Ступенчатый аттенюатор такой же, как и в схеме ШАРУ. Контрольный генератор используется для калибровки амплитудных характеристик приемников 1-1, 1-2, и обеспечивает идентичность приемных каналов и служит для выражения кода амплитуды на выходе АЦП в децибелах. Это осуществляется следующим образом. Устройство 16 формирует код, который соответствует затуханию аттенюатора в дБ (фиг.3). После этого Ген.РИ формирует радиоимпульс, который поступает на вход приемников 1-1, 1-2. На выходе приемников 1-1, 1-2 появляются видеоимпульсы, которые поступают на вход АЦП. В ОЗУ в ячейке памяти с адресом, равным коду амплитуды, записывается код затухания аттенюатором Ген.РИ в дБ. Последовательно наращивая код затухания от min до mах и пропуская через приемники 1-1, 1-2, при каждом промежуточном значении кода радиоимпульса в ОЗУ заносятся коды управления в децибелах, связанные с амплитудой сигналов на выходе приемников. Информация, хранящаяся в ОЗУ, служит для преобразования кода на выходе АЦП в код, выраженный в децибелах.

Источники информации
1. Теория обнаружения сигналов. /Под ред. П.А. Бакума - М.: Радио и связь, 1984, с. 124, 129, рис. 2.11-2.13.

2. Патент РФ 2029971, G 01 S 13/75, 13/79, 1989 год.

Формула изобретения

Самолетный ответчик, содержащий n - антенн и n - соответствующих приемных каналов, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные преселектор, усилитель, смеситель, где высокочастотный сигнал переносится на промежуточную частоту, фильтр сосредоточенной селекции, выход которого является первым входом ступенчатого аттенюатора, усилитель промежуточной частоты, аналогово-цифровой преобразователь, цифровое декодирующее устройство, выход которого подключен к соответствующему для данного канала входу цифрового устройства сравнения амплитуд запросного сигнала, выход усилителя промежуточной частоты также является входом порогового устройства, где в зависимости от уровня шума формируется хаотическая импульсная последовательность, выход которого через счетчик импульсов подключен к блоку сравнения количества импульсов, выход последнего соединен с входом счетчика параллельного двоичного управляющего кода, выход которого соединен со вторым входом ступенчатого аттенюатора, а также подключен и к соответствующему входу цифрового устройства сравнения амплитуд запросного сигнала через блок преобразователь параллельного двоичного управляющего кода в последовательный, а выход цифрового устройства сравнения амплитуд запросного сигнала является выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4