Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения надежности приема перекрывающихся во времени сигналов от групповых целей при одновременном подавлении сигналов бокового направления. Техническим результатом является подавление помех при линейной обработке сигналов. Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора основан на приеме основного сигнала и компенсационного сигнала, суммировании основного и компенсационного сигнала, причем суммарный сигнал подвергают усилению, фильтровой обработке, детектированию и сравнению с порогом, при этом модуляцию компенсационного сигнала по фазе начинают при нулевом значении весового коэффициента, который затем увеличивают до значения, при котором уровень импульсных помех в отфильтрованном сигнале становится меньше порогового значения, при этом, с целью исключения подавления полезного сигнала, суммарный сигнал после усиления разделяют на основной и компенсационный, затем одновременно подвергают разделенные сигналы фильтровой обработке и детектированию, определяют их соотношение и сравнивают полученный сигнал с порогом. Устройство подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора содержит основную и компенсационную антенны радиолокатора, приемные блоки, сумматор, блок обработки, модулятор, причем блок обработки содержит усилитель, согласованный фильтр, первый детектор, пороговый блок, управляемый фазовращатель, согласованный фильтр, второй детектор и вычитатель. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и является, усовершенствованием изобретения по заявке №4528815/09 (способ и устройство), положительное решение Р-28232 от 25.12.90 г.

Известные способ и устройство повышают помехозащищенность радиолокатора в отношении имитационных помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА).

Суть этого способа заключается в том, что принимают основной и компенсационный сигналы, корректируют амплитуду компенсационного сигнала путем умножения на весовой коэффициент и суммируют его с основным сигналом, при этом перед суммированием модулируют по фазе компенсационный сигнал в пределах от 0 до 360° по периодическому закону ψ(t) с периодом, не превышающим длительность импульса помехи. После суммирования осуществляют фильтровую обработку, детектирование и сравнение с порогом, при этом модуляцию компенсационного сигнала по фазе начинают при нулевом значении весового коэффициента, который затем увеличивают до значений, при котором уровень импульсных помех в отфильтрованном суммарном сигнале становится меньше порогового значения. При этом фильтровую обработку выполняют путем усиления сигнала, амплитудного ограничения и согласованной фильтрации.

Таким образом, сигналы, принимаемые основной антенной, поступают в сумматор без искажения, а сигналы, принимаемые компенсационной антенной, до поступления в сумматор искажаются за счет модуляции по фазе. В результате этого фаза сигнала на выходе сумматора будет искаженной и степень этого искажения зависит от соотношения уровней сигналов основного и компенсационного. При приеме сигнала с бокового направления при соответствующем значении весового коэффициента, устанавливаемого в зависимости от уровня помехи и допустимого уровня ложной тревоги, уровень сигнала компенсационной антенны будет выше сигнала основной антенны и фаза суммарного сигнала будет определяться в большей степени фазой искаженного сигнала, в результате чего он будет подавлен при фильтровой обработке.

Операции известного способа выполняются известным устройством (фиг.1) по указанной заявке, содержащем основную и компенсационную антенны, подключенные к сигнальным входам соответствующих приемных блоков 1 и 2, выходы которых соединены со входом сумматора 3, выход которого соединен со входом блока обработки 4, выход которого является выходом всего устройства, а также модулятор 5, выход которого подключен ко второму входу приемного блока 2 компенсационного канала, а третий вход приемного блока 2 соединен с выходом всего устройства.

Блок обработки (фиг.2) содержит последовательно соединенные широкополосный усилитель 6, вход которого является входом устройства обработки, ограничитель 7, согласованный фильтр 8, детектор 9 и пороговое устройство 10, выход которого является выходом всего устройства.

В блоке обработки используется операция ограничения. Способ жесткого ограничения сигналов с последующей обработкой в узкополосном (согласованном) фильтре является эффективным средством подавления сигналов со структурой, отличающейся от структуры рабочего сигнала, в том числе за счет искажения его фазы. Особенно он эффективен при использовании сигналов с внутриимпульсной модуляцией (фазовой или частотной).

Однако у него имеется существенный недостаток - значительная потеря дальности обнаружения групповых целей за счет перекрытия во времени отраженных от них сигналов и изменения фазовой структуры совокупного сигнала.

По мере возрастания длительности эхо-сигнала в ограничительном каскаде, в результате фазового кодирования, РЛС становится более уязвимой для частичного перекрытия эхо-сигналов во времени. Вследствие эффекта подавления слабого сигнала сильным эхо-сигналом вероятность обнаружения слабого сигнала быстро уменьшается при увеличении относительного их перекрытия, если после звена согласованной фильтрации установлен обнаружитель с фиксированным порогом обнаружения (Выдержка из "Справочника по радиолокации" под ред. М.Сколника, т.3., - М.: Сов.Радио, 1979, с.173).

К этому следует добавить, что при значительном перекрытии сильного и слабого сигналов, слабый может быть полностью подавлен, но происходит взаимное подавление и двух равных сигналов. Поэтому в современных РЛС нелинейная обработка заменяется линейной.

Использование амплитудного ограничения в фильтровой обработке известного способа приведет к взаимному подавлению перекрывающихся во времени сигналов, принимаемых основной антенной, даже при полном отсутствии сигнала в компенсационном канале.

Таким образом, недостаток известного способа подавления помех в области боковых лепестков антенн РЛС состоит в ухудшении условий приема перекрывающихся сигналов от групповых целей.

Цель дополнительного изобретения состоит в устранении отмеченного недостатка, а именно: обеспечение приема перекрывающихся во времени рабочих сигналов главного направления при сохранении эффекта подавления сигналов бокового направления.

Поставленная цель достигается тем, что в способе по заявке "Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора и устройство его реализации" №4528815/09, основанном на приеме основного сигнала и корректированного по амплитуде и модулированного по фазе в пределах от 0 до 360° по периодическому закону ψ(t) компенсиционного сигнала, суммировании их, согласно изобретению фильтровую обработку осуществляют путем усиления, одновременной обработки в согласованных фильтрах основного сигнала и восстановленного с помощью дополнительной модуляции в пределах от 360 до 0° по периодическому закону 2π-ψ(t) компенсационного сигнала, а после детектирования определяют их соотношение, принимают решение о наличии сигнала, если уровень основного сигнала превышает уровень компенсационного сигнала не менее чем на пороговую величину.

То есть цель достигается тем, что вместо подавления сигнала бокового направления в ограничителе, куда поступает усиленный суммарный сигнал основного канала и искаженный за счет модуляции фазы в пределах от 0 до 360° по закону ϕ₁(t)=ψ(t) компенсационный сигнал, суммарный сигнал после усиления разделяют на основной и компенсационный путем восстановления фазы сигнала компенсационного сигнала за счет модуляции фазы в пределах 360-0°, по закону ϕ₂(t)=2π-ψ(t), после чего одновременно обрабатывают разделанные сигналы в двух одинаковых согласованных фильтрах, детектируют, определяют их соотношение, если уровень сигнала основного канала превышает уровень сигнала компенсационного канала на пороговую величину, принимают решение о наличии сигнала главного направления.

Цель достигается также тем, что в известном устройстве, содержащем основную и компенсационную антенны радиолокатора, подключенные к сигнальным входам соответствующих приемных блоков, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен с входом блока обработки, а также модулятор, выход которого соединен со входом управления фазой выходного сигнала компенсационного приемного блока, при этом вход управления амплитудой компенсационного приемного блока соединен с выходом блока обработки, согласно изобретению второй выход модулятора соединен с вторым входом блока обработки, которое содержит последовательно соединенные усилитель, вход которого является первым входом блока обработки, согласованный фильтр, детектор вычитающего устройства, пороговое устройство, выход которого является выходом всего устройства, и последовательно соединенные управляемый фазовращатель, первый вход которого является вторым входом блока обработки а второй подсоединен к усилителю, второй согласованный фильтр и второй детектор, выход которого соединен со вторым входом вычитающего устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства-прототипа, на фиг.2 - схема известного блока обработки; на фиг.3 - функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.4 - схема предлагаемого блока обработки.

Предлагаемое устройство (фиг.3) содержит основную и компенсационную антенны, подключенные к сигнальным входам соответствующих приемных блоков 1 и 2, выходы которых соединены со входами сумматора 3, выход которого соединен с первым входом блока обработки 4, выход которого является выходом всего устройства, а также модулятор 5, первый выход которого подключен ко второму входу приемного блока 2, а второй выход - к второму входу блока обработки 4, кроме того, третий вход приемного блока 2 соединен с выходом всего устройства.

Блок обработки (фиг.4) содержит последовательно соединенные усилители 6, согласованный фильтр 8, детектор 9, вычитающее устройство 11, пороговое устройство 10, выход которого является выходом всего устройства, и последовательно соединенные управляемый фазовращатель 12, первый вход которого подключен к первому входу блока обработки, а второй вход ко второму выходу модулятора 5, согласованный фильтр 13, детектор 14, выход которого соединен со вторым входом вычитающего устройства 11.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, принимаемый основной антенной, через приемный блок 1, сумматор 3, согласованный фильтр 8 и детектор 9 поступает на первый вход вычитающего устройства 11. Сигнал же, принимаемый компенсационной антенной через приемный блок 2, в котором с помощью модулятора 5 искажают его фазовую структуру путем модуляции фазы по закону ϕ₁(t)=ψ(t), после прохождения через сумматор 3 и управляемый фазовращатель 12, где восстанавливают его фазовую структуру путем модуляции фазы по закону ϕ₂(t)=2π-ψ(t), и через соглсованный фильтр 13, детектор 14 поступает на второй вход вычитающего устройства 11. Сигнал с вычитающего устройства поступает на пороговое выходное устройство 10.

В различных ситуациях устройством выполняются следующие операции.

1. При действии рабочего сигнала в области главного лепестка сигнал основного канала пройдет через сумматор 3, усилитель 6, согласованный фильтр 8, детектор 9 и на первом входе вычитающего устройства 11 будет образован сигнал . Этот же сигнал с выхода усилителя 6 поступает и на вход 1 фазовращателя 12, где его фазовая структура будет разрушена за счет воздействия через фазовращатель колебания модулятора 5, в результате чего этот сигнал будет подавлен в согласованном фильтре 13 (поскольку сигнал основного канала уже не будет согласованным с фильтром 13) и на втором входе считающего устройства 11 будет образован сигнал . В то же время рабочий сигнал будет принят и компенсационной антенной с уровнем

При этом как и в известном устройстве он поступит на 2-й вход сумматора 2 с модуляцией фазы по закону ϕ₁=ψ(t). Поскольку фазовая структура в нем разрушена, то через согласованный фильтр 8 он не пройдет. Но этот же модулированный по фазе сигнал на выходе фазовращателя 12 получит еще сдвиг фазы ϕ₂(t)=2π-ψ(t), так что суммарный дополнительный фазовый сдвиг компенсационного сигнала будет равен

ϕΣ=ϕ₁(t)+ϕ₂(t)=2π,

т.е. фазовая структура компенсационного сигнала восстановится на входе согласованнного фильтра 13. В результате рабочий сигнал главного направления, принятый компенсационной антенной в фильтре 13, не будет подавлен и на втором входе устройства вычитания 11 будет получен сигнал U_кк, но в связи с условием (1) получим, что

т.е. вычитанием из сигнала U_оо сигнала U_кк в устройстве 11 можно пренебречь. Таким образом, сигнал главного направления пройдет через устройство 11 практически без потерь.

2. В области боковых лепестков антенны действует помеха со структурой рабочего сигнала. В этом случае сигналы основного канала и компенсационного будут примерно равны

Далее процессы, проходящие в устройстве, будут полностью аналогичными, рассмотренными в п.1, за исключением того, что вместо условия (1) будет выполняться условие (3). Тогда вместо условия (2) получим

и на выходе устройства 11 за счет вычитания из сигнала с уровнем U_кк будет образован сигнал с уровнем меньшим, чем пороговый уровень U_o порогового устройства 10, т.е.

Таким образом, при линейной обработке сигнала, включая согласованную фильтрацию (в которой происходит сжатие сигнала и следовательно, разделение во времени перекрывающихся несжатых сигналов от групповых целей), обеспечивается и подавление сигналов бокового направления и прием наложившихся сигналов от групповых целей.

Формула изобретения

1. Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора, основанный на приеме основного сигнала и компенсационного сигнала, скорректированного по амплитуде и фазе путем умножения на весовой коэффициент, а также промодулированного по фазе в пределах от 0 до 360° по периодическому закону ψ(t), суммировании основного и компенсационного сигнала, причем суммарный сигнал подвергают усилению, фильтровой обработке, детектированию и сравнению с порогом, при этом модуляцию компенсационного сигнала по фазе начинают при нулевом значении весового коэффициента, который затем увеличивают до значения, при котором уровень импульсных помех в отфильтрованном сигнале становится меньше порогового значения, отличающийся тем, что с целью исключения подавления полезного сигнала, суммарный сигнал после усиления разделяют на основной и компенсационный, путем восстановления фазы сигнала компенсационного сигнала путем модуляции фазы в пределах 360-0° по закону ϕ₂(t)=2π-ψ(t), затем одновременно подвергают разделенные сигналы фильтровой обработке и детектированию, определяют их соотношение и сравнивают полученный сигнал с порогом.

2. Устройство подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора, содержащее основную и компенсационную антенны радиолокатора, подключенные соответственно к сигнальным входам соответствующих приемных блоков, выходы которых соединены со входами сумматора, а его выход соединен со входом блока обработки, выход которого является выходом устройства и соединен со входом управления амплитудой компенсационного приемного блока, ко входу управления фазой которого подключен выход модулятора, причем блок обработки содержит усилитель, вход которого является входом блока и последовательно соединенные согласованный фильтр и детектор, пороговый блок, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительный выход модулятора подключен к дополнительному входу блока обработки, а в блок обработки введены последовательно соединенные дополнительные управляемый фазовращатель, согласованный фильтр, детектор и вычитатель, к другому входу которого подключен выход детектора, а выход подключен ко входу порогового блока, причем первый вход дополнительно управляемого фазовращателя является дополнительным входом блока обработки, а ко второму входу дополнительного управляемого фазовращателя подключен выход усилителя, другой выход которого соединен со входом согласованного фильтра.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

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: 19.04.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010        БИ: 17/2010

---