Способ обнаружения радиолокационных сигналов и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности. Техническим результатом является упрощение обнаружения радиолокационных сигналов. Способ обнаружения радиолокационных сигналов основан на согласованной фильтрации с усилением сигнала и фильтрации его огибающей, на сравнение отфильтрованного колебания с порогом, который устанавливают в зависимости от уровня помех в интервале времени, включающем в себя интервал вероятного приема сигнала, путем дополнительной фильтрации, проводимой одновременно с основной, при этом для сигналов с частотной модуляцией дополнительную фильтрацию выполняют согласованной с сигналом, имеющим закон изменения частоты с противоположным знаком по отношению к Закону изменения частоты рабочего сигнала. Устройство обнаружения радиолокационных сигналов содержит согласованный фильтр, детектор огибающей, вычитающее устройство, пороговое устройство, дополнительные согласованный фильтр и детектор огибающий, при этом дополнительный фильтр выполнен согласованным с сигналом, имеющим противоположный по знаку Закон изменения частоты внутриимпульсной частотной модуляции по отношению к рабочему сигналу, причем вход дополнительного согласованного фильтра подключен к входу устройства. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности.

Известен способ обнаружения радиолокационных сигналов с формированием следящего порогового напряжения в условиях воздействия нестационарных помех (Белинский В.Т. и др. Сравнение способов формирования порога в системах, стабилизирующих вероятность ложных тревог. Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. №4, 1977, с.109). Суть этого способа состоит в том, что проводят оптимальную обработку принимаемого колебания, состоящую из согласованной фильтрации и фильтрации огибающей с постоянной времени τ _c, в сравнении отфильтрованного колебания с порогом, устанавливаемым в зависимости от уровня помех, измеренного в интервале времени, включающем в себя интервал вероятного приема сигнала, путем усреднения напряжения помех за время τ _ф>>τ _c.

Основной недостаток этого способа состоит в невозможности подавления широкополосных импульсов с длительностью τ _п≤τ_с. Это происходит от того, что напряжение на выходе фильтра за время действия импульса помехи практически не изменится, т.к. время усреднения фильтром τ _ф>>τ _п и пороговый уровень останутся теми же, что были до приема помехи, в то же время импульс помехи пройдет через фильтр так же, как и импульс сигнала при τ _п≈τ_с, т.е. основная причина в невозможности подавления широкополосных импульсов помехи состоит в неравенстве времени усреднения в цепи формирования сигнала и порогового уровня отбора сигнала.

Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения радиолокационных сигналов по заявке 4527462/22 от 16.02.90 г. Он основан на согласованной фильтрации с усилением сигнала и фильтрации его огибающей, на сравнении отфильтрованного колебания с порогом, который устанавливают в зависимости от уровня помех в интервале времени, заключающем в себя интервал вероятного приема сигнала на одновременном с основной обработкой в принимаемом колебании разрушении корреляционной структуры рабочего сигнала, последующей обработке колебания аналогично основной обработке, измерении уровня помех и установлению по полученному уровню порога обнаружения.

Операции известного способа выполняются известным устройством (см. фиг.1) по указанной заявке, содержащим последовательно соединенные согласованный фильтр 1, вход которого является входом устройства, детектор огибающей 2, вычитающее устройство 3 и пороговое устройство 4, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные фазовращатель 5, дополнительные согласованный фильтр 6 и детектор огибающей 7, а также модулятор 8, причем первый вход фазовращателя 5 соединен с входом устройства, а второй вход - с выходом модулятора 8, выход дополнительного детектора 7 огибающей соединен со вторым входом вычитающего устройства 3.

Операции известного способа - разрушение в принимаемом колебании структуры рабочего сигнала, обработка колебания аналогично основной обработке (т.е. фильтрация, согласованная с рабочим сигналом, фильтрация огибающей рабочего сигнала), измерение уровня помех и по полученному уровню установки порога обнаружения, выполняемые в известном устройстве модулятором 8, фазовращателем 5, фильтром 6, согласованным с рабочим сигналом, детектором огибающей 7, вычитающим устройством 3 и пороговым устройством 4, обеспечивают фондирование следящего порогового уровня в момент времени, совпадающий с моментом приема сигнала. Это достигается за счет того, что с помощью разрушения структуры рабочего сигнала в принимаемом колебании практически исключается воздействие рабочего сигнала на формирование порогового уровня (в противном случае в вычитающем устройстве 3 произошла бы взаимная компенсация рабочего сигнала, прошедшего устройство оптимальной обработки и дополнительное устройство оптимальной обработки). В то же время отклик фильтра, согласованного с рабочим сигналом, на помеху, независимо от того, проводилось ли разрушение структуры рабочего сигнала или нет, в среднем будет одинаковым, что и приведет к взаимной компенсации ее в вычитающем устройстве 3.

Другими словами требуемый эффект приема рабочего сигнала и подавления нестационарной помехи в известном способе достигается тем, что пороговое напряжение, с которым сравнивается после фильтрации принимаемое колебание, формируется путем измерения напряжения помехи, полученного после разрушения корреляционной структуры рабочего сигнала в принимаемом колебании и последующей фильтрации, согласованной с рабочим сигналом.

Разрушение структуры производится для того, чтобы получить нулевой отклик фильтра, согласованного с рабочим сигналом, на воздействие рабочего сигнала, что исключит увеличение порогового уровня при отсутствии помехи за счет воздействия рабочего сигнала.

При действии же помехи фильтрация не будет согласованной как при выполнении операции разрушения структуры рабочего сигнала, так и без нее. Поэтому в результате основной и дополнительной фильтрации помехи будут получены сигналы, в среднем равные, и в результате уровень колебания на выходе вычитающего устройства 3 будет ниже порога порогового устройства 4.

Таким образом, основные требования операций, выполняемые при дополнительной обработке, - обеспечить нулевой уровень колебания после дополнительной обработки при действии рабочего сигнала и совпадение момента формирования следящего порогового уровня с моментом приема сигнала.

Недостаток известного способа состоит в наличии операций - разрушение структуры рабочего сигнала и дополнительной фильтрации, согласованной с рабочим сигналом. При реализации способа требуется модулятор, фазовращатель и второй фильтр, согласованный с рабочим сигналом.

Целью изобретения является упрощение способа для отдельных условий его реализации в конкретных РЛС.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обнаружения радиолокационных сигналов, основанном на согласованной фильтрации с усилением сигнала и фильтрации его огибающей, на сравнении отфильтрованного колебания с порогом, который устанавливают в зависимости от уровня помех в интервале времени, включающем в себя интервал вероятного приема сигналов, дополнительной фильтрации, проводимой одновременно с основной обработкой, измерении уровня помех и установлении по полученному уровню порога обнаружения, согласно изобретению для рабочих сигналов с внутриимпульсной модуляцией одновременно с основной обработкой выполняют фильтрацию, согласованную с сигналом, ортогональным рабочему за счет измененного вида модуляции, например, с противоположным знаком изменения частоты, после чего фильтруют огибающую рабочего сигнала, измеряют уровень помех и по полученному уровню устанавливают порог обнаружения.

Заявленный способ отличается от прототипа (заявка №4527462/22) тем, что для сигналов с внутриимпульсной модуляцией две последовательно выполняемые операции - разрушение корреляционной структуры рабочего сигнала в принимаемом колебании и дополнительная фильтрация, согласованная с рабочим сигналом, заменены одной дополнительной фильтрацией, дающей нулевой результат при воздействии рабочего сигнала, а при воздействии помехи - результат, близкий к результату основной фильтрации, что достигается путем дополнительной фильтрации, согласованной с сигналом, который является ортогональным рабочему из-за другого вида модуляции, т.к. известно, что корреляционный интеграл двух ортогональных функций равен нулю (см., например, Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио. Стр.12).

Поставленная цель достигается также тем, что в известном устройстве обнаружения радиолокационных сигналов, содержащем последовательно соединенные согласованный фильтр, детектор огибающей, вычитающее устройство и пороговое устройство, выход которого является выходом всего устройства, а также последовательно соединенные дополнительные согласованный фильтр и детектор огибающей, выход которого подключен ко второму входу вычитающего устройства, а входом всего устройства является вход согласованного фильтра, согласно изобретению дополнительный фильтр выполнен согласованным с сигналом, имеющим противоположный знак изменения частоты по отношению к рабочему и вход его подключен ко входу всего устройства.

Изобретения поясняются чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства - прототип, на фиг.2 - предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные согласованный фильтр 1, вход которого является входом устройства, детектор 2 огибающей, вычитающее устройство 3 и пороговое устройство 4, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные дополнительные согласованный фильтр 6 и детектор 7 огибающей, выход которого подключен ко второму входу вычитающего устройства 3, кроме того, вход дополнительно согласованного фильтра 6 подключен к входу устройства.

Устройство работает следующим образом.

Если на входе устройства действует рабочий сигнал U_c с частотной модуляцией, например, с положительным знаком изменения частоты, то совокупность фильтра 1 и детектора огибающей 2 будет являться устройством оптимальной обработки сигнала, и на входе детектора огибающей 2 будет получено напряжение максимального уровня, определяемого энергией сигнала, т.е.

U_o=U_макс.

Этот же сигнал в фильтре 6, согласованном с сигналом, имеющим отрицательный знак изменения частоты, будет подавлен, поэтому на выходе детектора огибающей 7 будет получен сигнал U_д→0.

При этом на выходе вычитающего устройства 3 получим

U_o-U_д→U_макс>U_пор.

При появлении на входе устройства некоррелированной с сигналом помехи реакция основного фильтра 1 и дополнительного 6 в среднем будет одинаковой, как реакция на шумовой сигнал:

,

Таким образом будет обеспечиваться подавление нестационарной помехи.

Способ реализации и принцип работы используемых фильтра 1, детекторов 2 и 7, вычитающего устройства 3, порогового устройства 4 сохранены такими же, как и в прототипе.

Фильтр 6, согласованный с сигналом с противоположным знаком изменения частоты, построен по тому же принципу, что и фильтр 7, но за счет некоторых конструктивных изменений имеет другую фазочастотную характеристику. Так, если используются для сжатия ЛЧМ-сигнала наиболее распространенные в настоящее время недиспергирующие линии задержки (ЛЗ) с неравномерно распределенными дискретными съемами (см. например, Теоретические основы радиолокации/ Под ред. Ширмана Я.Д. М.: Сов. радио, 1970, с.144), то отличие фильтра 6 от фильтра 1, в том, что неравномерность расположения отводов ЛЗ фильтра 6 будет зеркальной по отношению к ЛЗ фильтра 1.

Так, если временные интервалы между отводами ЛЗ фильтра 1 уменьшаются от входа ЛЗ к ее выходу, начиная, например, от временного интервала между входом и первым выводом ЛЗ, равного Δ τ , и кончая интервалом между последним отводом и выходом ЛЗ, то для ЛЗ фильтра 6 временной интервал между входом ЛЗ и первым выводом будет , а между последним отводом и выходом будет Δ τ .

Применение предлагаемого способа позволит упросить его реализацию для РЛС, в которых в различных режимах чередуют знаки изменения частоты при частотной модуляции (ЧМ) (например, см. Справочник по радиолокации/ Под ред. М.Сколника. М.: Сов. радио, т.I, с.127, 1976) или используют много различных форм модуляции сигнала. В этом случае в аппаратуре РЛС уже имеется набор фильтров, согласованных с различными видами сигналов.

Наиболее целесообразно использовать при ЧМ для дополнительного устройства обработки фильтр, согласованный с сигналом, с противоположным знаком изменения частоты. Отклик такого фильтра на рабочий сигнал будет практически нулевым (см. там же, с.136).

Формула изобретения

1. Способ обнаружения радиолокационных сигналов, основанный на согласованной фильтрации с усилением сигнала и фильтрации его огибающей, на сравнение отфильтрованного колебания с порогом, который устанавливают в зависимости от уровня помех в интервале времени, заключающем в себя интервал вероятного приема сигнала, путем дополнительной фильтрации, проводимой одновременно с основной, отличающийся тем, что для сигналов с частотной модуляцией дополнительную фильтрацию выполняют согласованной с сигналом, имеющим закон изменения частоты с противоположным знаком по отношению к Закону изменения частоты рабочего сигнала.

2. Устройство обнаружения радиолокационных сигналов, содержащее последовательно соединенные согласованный фильтр, вход которого является входом устройства, детектор огибающей, вычитающее устройство и пороговое устройство, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные дополнительные согласованный фильтр и детектор огибающий, выход которого подключен ко второму входу вычитающего устройства, отличающееся тем, что дополнительный фильтр выполнен согласованным с сигналом, имеющим противоположный по знаку Закон изменения частоты внутриимпульсной частотной модуляции по отношению к рабочему сигналу, причем вход дополнительного согласованного фильтра подключен к входу устройства.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.03.2008

Извещение опубликовано: 20.03.2010        БИ: 08/2010

---