Радиолокационный приемник

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(72) Авторы Папушой Виталий Иванович Шаляпин Сергей Валентинович Маркевич Виталий Эдмундович Пучило Александр Викентьевич Потоцкий Марат Константинович Фирсаков Александр Анатольевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(57) Радиолокационный приемник (РПр), содержащий последовательно соединенные резонансный разрядник (Рр) и первый преселектор, первый усилитель высокой частоты (УВЧ),управляемый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), входом подключенный к выходу смесителя, гетеродинный вход которого через аттенюатор соединен с гетеродинным выходом радиолокационного передатчика (РПд), а вход Рр подключен к антенне радиолокационной станции (РЛС), отличающийся тем, что выход первого преселектора соединен со входом первого УВЧ через первый высокочастотный (ВЧ) усилитель-ограничитель, со входом первого преселектора объединены последовательно соединенные второй преселектор, второй ВЧ усилитель-ограничитель и второй УВЧ, выходы первого и второго УВЧ подключены к соответствующим входам первого ВЧ-коммутатора с цифровым управлением,выходов которого через соответствующие ВЧ-фильтры наборафильтров подключены к соответствующимвходам второго ВЧ-коммутатора, выход которого через третий УВЧ с цифровым управлением соединен с сигнальным входом смесителя, к выходу управляемого УПЧ подключены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр с управляемой импульсной характеристикой,выход которого подключен к устройствам защиты РЛС от помех, при этом первый и второй ВЧ усилители-ограничители выполнены с возможностью бланкирования и их входы 96552013.10.30 бланкирования подключены к синхронизатору РЛС по линии запуска передатчика, первый и второй УВЧ выполнены с возможностью бланкирования и цифрового управления усилением на основе ВЧ-транзисторов, их цифровые управляющие входы соединены с выходом блока управления усилением, а входы бланкирования этих УВЧ объединены с входами бланкирования ВЧ усилителей-ограничителей, цифровые входы управления первого и второго ВЧ-коммутаторов объединены и подключены к выходу блока управления частотой РПд, цифровой вход управления третьего УВЧ соединен с выходом блока управления усилением, управляемый УПЧ выполнен с цифровым управлением и его цифровой вход управления через блок цифровой автоматической регулировки усиления (АРУ) соединен с выходом блока управления усилением, вход которого подключен ко второму выходу цифрового фильтра, цифровые входы управления цифрового фильтра, блока управления усилением и блока цифровой АРУ соединены с выходом блока управления РПр, связанного с информационной шиной антенного поста РЛС, а тактовый вход АЦП соединен с тактовым выходом синхронизатора РЛС.(56) 1. Станция СНР-125 М. Техническое описание. Т. 2. Антенный пост УНВ. Кн. 4. ПК 2.000.007. - М. Воениздат, 1983. - С. 8. 2. Лапшин В.М. Радиопередающие и радиоприемные устройства РЛС 9 С 35 А Учебное пособие. - Минск МВВИУ, 1994. - С. 51. 3. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Ч. 1. Основы радиолокации / Под ред. А.Е. Охрименко. - М. Воениздат, 1983. - С. 143. 4. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1, 2. - М. Высшая школа, 1970. 5. Курс Микоэлектроника для бакалавров. 6.1 Микроэлектроника СВЧ. 6..-. 7. Стешенко В.В. Алгоритмы цифровой обработки сигналов реализация на ПЛИС. 8. Проектирование полосковых устройств СВЧ Учебное пособие. - Ульяновск УГТУ,2001. Заявляемый объект относится к элементам радиолокационных станций (РЛС) и предназначен для использования в составе РЛС точного сопровождения воздушных целей для обеспечения их защищенности от преднамеренных помех. Известны радиолокационные приемники (РПр) простых импульсных сигналов,например 1, который содержит последовательно соединенные разрядник защиты приемника, преселектор, усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель - преобразователь частоты, предварительный и главный усилители промежуточной частоты (УПЧ), амплитудный детектор и видеоусилитель (ВУс), а также фазовый детектор, второй вход которого подключен к когерентному гетеродину. Такой приемник имеет ряд недостатков пригодность для приема и обработки только простых импульсных сигналов,сложность и продолжительность перехода на другую рабочую частоту (как правило,одну запасную),невысокий динамический диапазон. Эти недостатки в некоторой степени преодолены в РПр 2, который является наиболее близким аналогом заявляемого объекта (прототипом). Приемник - прототип имеет в составе (фиг. 1) последовательно соединенные резонансный разрядник 1 (Рр), преселектор 2 переключаемый, УВЧ 3, первый вентиль 4, переключаемый аттенюатор (Атт) 5, высокочастотный (ВЧ) коммутатор 6, второй вентиль 7,ВЧ фильтр 8 двухканальный, третий вентиль 9, смеситель 10, УПЧ 11 управляемый,2 96552013.10.30 фильтр 12 сжатия линейно-частотно-модулированных сигналов (ЛЧМ), УПЧ 13 квазивесовой обработки (КВО), блок 14 амплитудного и фазового детектирования (АД/ФД), три выхода которого подключены к соответствующим входам блока 15 ВУс, выходы которого подключены к соответствующим входам блока 16 коммутации видеосигналов, выходы которого соответственно соединены с входами усилителя 17 автоматической регулировки усиления (АРУ) по сигналу (АРУс), усилителя 18 АРУ по шуму (АРУш) и подключены к устройствам РЛС - индикаторным, координатным, подавления пассивных помех. При этом преселектор 2 выполнен с возможностью переключения на две рабочие частоты с использованием пневматической системы, включаемой через воздушные клапаны 19, УВЧ 3 выполнен на основе лампы бегущей волны (ЛБВ), вентили 4, 7, 9 выполнены на основе-циркуляторов с поглощающей нагрузкой, вход переключения Атт 5 соединен с пультом управления (ПУ) РЛС, вход запирания коммутатора 6 подключен к выходу синхронизатора по линии запуска передатчика, второй вход смесителя 10 подключен через подстраиваемый аттенюатор 20 к гетеродинному выходу радиолокационного передатчика (РПд),входы управления усилением УПЧ 11 соответственно соединены с выходами усилителя 17 АРУс, усилителя 18 АРУш и с ПУ РЛС по линии ручной регулировки усиления (РРУ),второй вход блока 14 АД/ФД соединен с выходом опорного генератора, а управляющий вход блока 16 коммутации соединен с ПУ РЛС, при этом коммутатор 6 выполнен как каскад запирания последующей части РПр на время излучения зондирующих импульсов,фильтр 12 сжатия выполнен на основе дисперсионной ультразвуковой линии задержки, а блок 16 коммутации выполнен на основе электромеханических реле. Данный прототип обеспечивает когерентный прием отраженных радиолокационных ЛЧМ-сигналов на одной из двух переключаемых частот в режимах АРУ по шуму, АРУ по сигналу цели и РРУ,с выделением квадратурных составляющих принятого сигнала для селекции движущихся целей. РПр - прототип характеризуется следующими недостатками исполнение на устаревшей элементной базе с вытекающими отсюда ограничениями возможностей и качества функционирования количество рабочих частот ограничено двумя, а время переключения сравнительно велико вследствие использования преселектора 2 с пневматическим переключением недостаточная согласованность отдельных каскадов, вынуждающая применять вентили на -циркуляторах, что, однако, не устраняет потерь сигнала, снижающих чувствительность приемника динамический диапазон не удовлетворяет современным требованиям пригодность для приема только одного вида сложных сигналов - ЛЧМ с заданной длительностью и девиацией частоты. Технической задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, является устранение указанных недостатков. Заявляемый РПр (фиг. 2) содержит последовательно соединенные Рр 1 и первый преселектор 2.1, первый УВЧ 3.1, управляемый УПЧ 11, входом подключенный к выходу смесителя 10, гетеродинный вход которого через Атт 20 соединен с гетеродинным выходом РПд, а вход Рр 1 подключен к антенне РЛС, и отличается тем, что выход первого преселектора 2.1 соединен со входом первого УВЧ 3.1 через первый ВЧ усилительограничитель 21.1, со входом первого преселектора 2.1 объединены последовательно соединенные второй преселектор 2.2, второй усилитель-ограничитель 21.2 и второй УВЧ 3.2, выходы первого и второго УВЧ 3.1 и 3.2 подключены к соответствующим входам первого ВЧ-коммутатора 22 с цифровым управлением,выходов которого через соответствующие ВЧ-фильтры набора 23 фильтров подключены к соответствующимвходам второго ВЧ-коммутатора 24, выход которого через третий УВЧ 25 с цифровым управлением соединен с сигнальным входом смесителя 10, к выходу которого подключены последовательно соединенные управляемый УПЧ 11 с цифровым управлением, аналого 3 96552013.10.30 цифровой преобразователь (АЦП) 26, и цифровой фильтр 27 с управляемой импульсной характеристикой, выход которого подключен к устройствам защиты РЛС от помех. При этом ВЧ усилители-ограничители 21.1 и 21.2 выполнены с возможностью бланкирования,и их входы бланкирования подключены к синхронизатору по линии запуска передатчика,УВЧ 3.1 и 3.2 выполнены с возможностью бланкирования и цифрового управления усилением на основе ВЧ-транзисторов, их цифровые управляющие входы соединены с выходом блока 28 управления усилением, а входы бланкирования УВЧ 3.1 и 3.2 объединены со входами бланкирования ВЧ усилителей-ограничителей 21.1 и 21.2, цифровые входы управления ВЧ-коммутаторов 22 и 24 объединены и подключены к выходу блока управления частотой радиолокационного передатчика (РПд) РЛС, цифровой вход управления третьего УВЧ 25 соединен с выходом блока 28 управления усилением, УПЧ 11 выполнен с цифровым управлением и его цифровой вход управления через блок цифровой АРУ 29 соединен с выходом блока 28 управления усилением, вход которого подключен ко второму выходу цифрового фильтра 27, цифровые входы управления цифрового фильтра 27,блока 28 управления усилением и блока цифровой АРУ 29 соединены с выходом блока 30 управления РПр, связанного с информационной шиной антенного поста РЛС, а тактовый вход АЦП 26 соединен с тактовым выходом синхронизатора РЛС. Такое построение РПр, по сравнению с прототипом, позволяет во-первых, увеличить количество рабочих частот РПр дои расширить их диапазон за счет введения второго преселектора 2.2 с соответствующим каналом усиления и набора 23 ВЧ-фильтров с коммутаторами 22 и 24,во-вторых, сократить время переключения рабочей частоты за счет применения преселекторов с постоянной настройкой и быстродействующих электронных коммутаторов ВЧ в-третьих, существенно увеличить динамический диапазон за счет обеспечения глубокой, распределенной по каскадам, регулировки усиления на разных этапах приема сигналов, начиная с УВЧ 3.1 и 3.2 в-четвертых, улучшить чувствительность РПр за счет исключения потерь сигнала вследствие неполного согласования каскадов в-пятых, расширить ассортимент принимаемых сигналов за счет применения цифрового фильтра 27 с импульсной характеристикой, управляемой блоком 28. Таким образом, заявляемый объект удовлетворяет критериям новизны и характеризуется положительным эффектом. На фиг. 1 изображена блок-схема прототипа, на фиг. 2 представлена блок-схема заявляемого объекта. Заявляемый РПр (фиг. 2) содержит последовательно соединенные Рр 1 и первый преселектор 2.1, первый УВЧ 3.1, управляемый УПЧ 11, входом подключенный к выходу смесителя 10, гетеродинный вход которого через Атт 20 соединен с гетеродинным выходом РПд, а вход Рр 1 подключен к антенне РЛС, и отличается тем, что выход первого преселектора 2.1 соединен со входом первого УВЧ 3.1 через первый ВЧ усилительограничитель 21.1, со входом первого преселектора 2.1 объединены последовательно соединенные второй преселектор 2.2, второй усилитель-ограничитель 21.2 и второй УВЧ 3.2, выходы первого и второго УВЧ 3.1 и 3.2 подключены к соответствующим входам первого ВЧ-коммутатора 22 с цифровым управлением,выходов которого через соответствующие ВЧ-фильтры набора 23 фильтров подключены к соответствующимвходам второго ВЧ-коммутатора 24, выход которого через УВЧ 25 с цифровым управлением соединен с сигнальным входом смесителя 10, к выходу которого подключены последовательно соединенные УПЧ 11 с цифровым управлением, АЦП 26, и цифровой фильтр 27 с управляемой импульсной характеристикой, выход которого подключен к устройствам защиты РЛС от помех. При этом ВЧ усилители-ограничители 21.1 и 21.2 выполнены с возможностью бланкирования и их входы бланкирования подключены к синхронизатору по 4 96552013.10.30 линии запуска передатчика, УВЧ 3.1 и 3.2 выполнены с возможностью бланкирования и цифрового управления усилением на основе ВЧ-транзисторов, их цифровые управляющие входы соединены с выходом блока 28 управления, а входы бланкирования УВЧ 3.1 и 3.2 объединены со входами бланкирования ВЧ усилителей-ограничителей 21.1 и 21.2, цифровые входы управления ВЧ-коммутаторов 22 и 24 объединены и подключены к выходу блока управления частотой радиолокационного передатчика (РПд) РЛС, цифровой вход управления УВЧ 25 соединен с выходом блока 28 управления, цифровой вход управления УПЧ 11 через блок цифровой АРУ 29 соединен с выходом блока 28 управления, вход которого подключен ко второму выходу цифрового фильтра 27, цифровые входы управления цифрового фильтра 27, блока 28 управления и АРУ 29 соединены с выходом блока 30 управления РПр, связанного с информационной шиной антенного поста РЛС, а тактовый вход АЦП 26 соединен с тактовым выходом синхронизатора РЛС. Заявляемый радиолокационный приемник работает следующим образом. Разрядник 1 Рр осуществляет защиту входных каскадов РПр от воздействия мощных проникающих зондирующих сигналов РПд. Преселекторы 2.1 и 2.2 - широкополосные согласованные ВЧ-фильтры, настроенные на разные поддиапазоны рабочих частот РЛС, обеспечивают предварительную частотную селекцию радиолокационных сигналов, перекрывая широкий диапазон рабочих частот РЛС. Усилители-ограничители 21.1 и 21.2 осуществляют усиление принятых сигналов в пределах соответствующих поддиапазонов и защиту от перегрузки мощными помехами последующих УВЧ, которые дополнительно на время излучения зондирующих сигналов запираются импульсами запуска РПд от синхронизатора и управляются по коэффициенту усиления цифровым сигналом от блока 28 управления. Коммутаторы 22 и 24 осуществляют включение в приемный тракт соответствующего рабочей частоте передатчика ВЧ-фильтра из набора 23, который обеспечивает подавление побочных каналов приема РПр и точную селекцию по ВЧ радиолокационных сигналов,которые усиливают в УВЧ 25 с возможностью цифрового управления коэффициентом усиления. В смесителе 10 выполняют преобразование на ПЧ принимаемых сигналов путем балансного перемножения с гетеродинным колебанием от РПд. Принятые сигналы на ПЧ усиливают в УПЧ 11 с цифровым управлением коэффициентом усиления и преобразуют в цифровую форму в АЦП 26. Принимаемые радиолокационные сигналы в цифровой форме поступают в цифровой фильтр 27, где осуществляют их оптимальную обработку путем выполнения в цифровой форме операции свертки с соответствующей закону модуляции сигнала импульсной характеристикой 3, которая задается в цифровом виде от блока 28 управления РПр. Таким образом, в заявляемом РПр обеспечен оптимальный прием радиолокационных сигналов с различными видами закона модуляции - ЛЧМ, фазоманипулированными, простыми, при различных параметрах модуляции из числа формируемых РПд. Эти принятые сигналы поступают для дальнейшей обработки к устройствам помехозащиты РЛС, а также с отдельного выхода фильтра 27 - в блок 28 управления усилением приемного тракта, с выхода которого цифровой сигнал управления усилением поступает на входы управления УВЧ 3.1 и 3.2, УВЧ 25 и через блок цифровой АРУ 29 - на вход управления УПЧ 11. Алгоритмы работы цифровой АРУ 29, блока 28 управления задаются цифровым кодом от блока 28 управления РПр в зависимости от режима работы РЛС, код которого задают по информационной шине антенного поста. Все каскады, блоки и узлы заявляемого передатчика могут быть реализованы с использованием известных комплектующих элементов или по известным правилам разрядники, аттенюаторы и фильтры - известные устройства техники сверхвысоких частот 4 усилительные каскады выполняются на основе ВЧ-транзисторов (например, компании) по известным правилам 5 коммутаторы ВЧ выполняются на основе известных микросхем (например, компании 6) 5 96552013.10.30 цифровой фильтр, блоки управления - на основе универсальных цифровых плат на базе ПЛИС 7 все ВЧ-узлы выполняются на основе микрополосковых плат 8,то есть заявляемый объект удовлетворяет критерию промышленной применимости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6