Циклогенеративная система спектрально-временной рекуперации сверхкороткоимпульсных сигналов

Изобретение относится к области субнаносекундного радиолокационного зондирования за однократный сверхкороткоимпульсный (СКИ) циклоприем и может быть использовано для восстановления и воспроизведения нестационарных радиоимпульсов без несущего частотного заполнения при построении радиоизображения облучаемых объектов. Технический результат состоит в возможности восстановления исходного нестационарного СКИ сигнала по однократному приему для быстродействующей полупроводниковой электроники. Для этого предложена циклогенеративная система спектрально-временной рекуперации СКИ сигналов, характеризующаяся введением СКИ сигнала через резистивный блок в замкнутый контур, содержащий комплементарную пару усилитель-делитель, соединенную с линией задержки, обеспечивающей запаздывающую положительную обратную связь, и выводом энергетической части СКИ сигнала через плечо делителя для дальнейшего стробоскопического преобразования. 2 ил.

 

Изобретение относится к области субнаносекундного радиолокационного зондирования за однократный сверхкороткоимпульсный (СКИ) циклоприем и может быть использовано для восстановления и воспроизведения нестационарных радиоимпульсов без несущего частотного заполнения при построении радиоизображения облучаемых объектов.

На сегодняшний день разработка и оптимизация высокоточных решений скоростной оцифровки и восстановления СКИ сигналов [Скосырев В.Н. и др. Применение сверхкороткоимпулъсных сигналов в РЛС малой дальности. - М.: Эдитус, 2015. - 138 с.] - одно из самых актуальных направлений в фундаментальных и прикладных задачах субнаносекундного радиолокационного зондирования [Авиационные системы радиовидения. (Научная серия «Бортовые аэронавигационные системы») Монография / Под ред. Г.С. Кондратенкова. –М.: «Радиотехника», 2015. - 648 с.]. Принятый СКИ сигнал необходимо обработать посредством цифровой вычислительной техники, построить его временной профиль (радиолокационный портрет) и сравнить с уже имеющимися в базе данных генетическими функциями радиоизображений объектов для их идентификации.

При выполнении высокоточной оцифровки СКИ сигнала зачастую используется масштабно-временное преобразование (МВП) [Кольцов Ю.В. Методы и средства анализа и формирования сверхкороткоимпулъсных сигналов. Монография. - М.: Радиотехника, 2004. - 128 с.; Patrick Т. Callahan et al. Photonic Analog-to-Digital Conversion / Johns Hopkins APL Technical Digest, 2012, V. 30, N. 4, pp.280-286], либо атактовая оцифровка, применяемая в технологии строб-фрейм-дискретизации (СФД) [Будагян И.Ф. и др. Строб-фрейм-дискретизация радиоимпульсов субнаносекундного диапазона / Радиотехника и электроника, 2017, Т. 62, №5, с. 486-492; Будагян И.Ф. и др. Атактовая оцифровка сверхкоротких импульсов в гибридных системах радиофотонного сканирования / Журнал радиоэлектроники, 2016, №3].

Указанные методы порождают необходимость зондирования объекта серией импульсов. При таком активном облучении маневренного объекта увеличивается вероятность обнаружения зондирующего источника, что делает их уязвимыми к системам радиоэлектронного противодействия. Кроме того, форма СКИ, отраженных за N-циклов от объекта, стремительно меняющего свое положение в пространстве, будет носить нестационарный характер от периода к периоду зондирования при очередной смене направления движения, что не позволит технологиям МВП и СФД корректно восстановить СКИ-сигнал.

В качестве эффективного радиотехнического решения восстановления и воспроизведения СКИ сигналов за однократный циклоприем в настоящем изобретении предлагается использование циклогенеративной системы спектрально-временной рекуперации, основанной на вводе сигнала в замкнутый контур, с одновременной отдачей его энергетической части для дальнейшего стробоскопического преобразования.

Технический результат, достигаемый в настоящем изобретении, заключается в возможности восстановления исходного нестационарного СКИ сигнала по однократному приему для быстродействующей полупроводниковой электроники.

Указанный технический результат достигается предложенной в настоящем изобретении циклогенеративной системой спектрально-временной рекуперации сверхкороткоимпульсных (СКИ) сигналов, которая характеризуется введением СКИ сигнала через резистивный блок в замкнутый контур, содержащий комплементарную пару усилитель-делитель, соединенную с линией задержки, обеспечивающей запаздывающую положительную обратную связь, и выводом энергетической части СКИ сигнала через плечо делителя для дальнейшего стробоскопического преобразования.

Основным отличием предлагаемой системы от ранее опубликованной циклогенеративной системы высокоскоростной оцифровки нестационарных субнаносекундных процессов [Костин М.С., Бойков КА. Циклогенеративные системы высокоскоростной оцифровки нестационарных субнаносекундных процессов / Журнал радиоэлектроники [электронный журнал], 2017, №6.

Электронный ресурс: http://jre.cplire.ru/jre/jun17/8/text.pdf. является отсутствие быстродействующего перекидного ключа, что позволяет ускорить стробоскопическое преобразование на N⋅Т_кл, где N - число операций циклогенерации, Т_кл - время переключения ключа.

На фиг. 1 схематически изображена заявляемая система. СКИ сигнал, принятый блоком приема и обнаружения (4), приходит на широкополосный усилитель (1) через открытое плечо резистивного блока (5). Усиленный сигнал, расщепляется делителем (2) на две составляющих, одна из которых идет на стробоскопический преобразователь (6), а вторая через линию задержки (3) - для дальнейшего преобразования через резистивный блок (5) на широкополосный усилитель (1).

Результаты моделирования и экспериментальные исследования говорят о влиянии радиотехнических факторов на «зацикленный» СКИ сигнал, приводя к его вырождению и уменьшению числа операций циклогенерации (фиг. 2).

На фиг. 2 представлен зашумленный, зацикленный СКИ сигнал для идеальной циклогенеративной системы (фиг. 2а) и для системы под воздействием реальных радиотехнических факторов (фиг. 2б).

Корреляционный анализ показывает - несмотря на вырождение сигнала для числа импульсов 15<N<20, возможно воспроизведение исходного СКИ сигнала со взаимной корреляцией восстановленного и исходного сигнала 0,9<r<0,98.

Таким образом, минимальный выигрыш по времени для предлагаемой циклогенеративной системы спектрально-временной рекуперации сверхкороткоимпулъсных сигналов по сравнению с ранее опубликованной циклогенеративной системой высокоскоростной оцифровки нестационарных субнаносекундных процессов [Костин М.С., Бойков К.А. Циклогенеративные системы высокоскоростной оцифровки нестационарных субнаносекундных процессов / Журнал радиоэлектроники [электронный журнал], 2017, №6. Электронный ресурс: http://jre.cplire.ru/jre/jun17/8/text.pdf. составляет: N⋅T_кл=15⋅5нс=75 нс, т.е. приблизительно в 94 раза.

Циклогенеративная система спектрально-временной рекуперации сверхкороткоимпульсных (СКИ) сигналов, характеризующаяся введением СКИ сигнала через резистивный блок в замкнутый контур, содержащий комплементарную пару усилитель-делитель, соединенную с линией задержки, обеспечивающей запаздывающую положительную обратную связь, и выводом энергетической части СКИ сигнала через плечо делителя для дальнейшего стробоскопического преобразования.