[go: up one dir, main page]

RU2727793C1 - Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal - Google Patents

Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal Download PDF

Info

Publication number
RU2727793C1
RU2727793C1 RU2019122175A RU2019122175A RU2727793C1 RU 2727793 C1 RU2727793 C1 RU 2727793C1 RU 2019122175 A RU2019122175 A RU 2019122175A RU 2019122175 A RU2019122175 A RU 2019122175A RU 2727793 C1 RU2727793 C1 RU 2727793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
signal
active
distribution system
input
Prior art date
Application number
RU2019122175A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Васильев
Владимир Степанович Верба
Николай Васильевич Воробьев
Владимир Аркадьевич Грязнов
Вячеслав Алексеевич Михеев
Сергей Васильевич Ягольников
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2019122175A priority Critical patent/RU2727793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727793C1 publication Critical patent/RU2727793C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • G01S13/48Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/021Auxiliary means for detecting or identifying radar signals or the like, e.g. radar jamming signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar ranging.SUBSTANCE: invention relates to radar ranging and can be used in various radar systems, where high resolution on range is required. Radar comprises M active phased arrays (PAA), made in a certain way, wherein each PAA element emits and receives a phase-modulated signal (frequency modulation is considered to be a special phase event) with carrier frequency ƒ=ƒ+Δƒ (k-1), where ƒis lower carrier frequency; Δƒ is the interval between carrier frequencies, k=1…N, N is the number of carriers of the emitted multi-frequency signal (number of grid elements). At each carrier frequency ƒphase synchronization for all elements is carried out with frequency band B≤Δƒ. As a result, the entire radar band will be equal toFrequencies ƒare mutually coherent, which is achieved by means of common reference generator. Signals received by each PAA element after amplification and matched filtering are transmitted to a summing device, at the output of which a pulse signal is obtained. Signals from outputs of summing devices of all PAA are supplied to inputs of multiplier device, output of which is connected to input of output device. As a result, the level of side lobes in the received signal of such a locator is reduced to M×13.2 dB.EFFECT: reduced level of side lobes.1 cl, 6 dwg

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Название изобретенияInvention title

Сверхширокополосный многочастотный радиолокатор с активной фазированной антенной решеткой и пониженным уровнем боковых лепестков в сжатом сигнале.An ultra-wideband multi-frequency radar with an active phased antenna array and reduced sidelobe levels in the compressed signal.

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в различных радиолокационных системах, где требуется высокое разрешение по дальности.The invention relates to radar and can be used in various radar systems where high range resolution is required.

Уровень техникиState of the art

Известны сверхширокополосных (СШП) РЛС с активной фазированной решеткой (АФАР) [1]. В передающих каналах АФАР могут быть использованы традиционные усилительные приборы СВЧ диапазона (клистроны, амплитроны, транзисторные усилители). Недостатком таких РЛС является ограниченная полоса частот усилителей мощности, а, значит, ограниченная разрешающая способность. Например, полоса одного из мощных широкополосных усилительных приборов - ламп бегущей волны (ЛБВ) непрерывного действия не превышает одну октаву в диапазоне частот 1…4 ГГц, а с повышением рабочей частоты становится еще меньше. Полоса частот мощных импульсных ЛБВ не превышает 1 ГГц при рабочей частоте 15 ГГц [2].Known ultra-wideband (UWB) radar with an active phased array (AFAR) [1]. In the transmitting channels of the AFAR, traditional amplifying devices of the microwave range (klystrons, amplitrons, transistor amplifiers) can be used. The disadvantage of such radars is the limited bandwidth of the power amplifiers, which means that the resolution is limited. For example, the bandwidth of one of the powerful broadband amplifying devices - continuous traveling wave tubes (TWT) does not exceed one octave in the frequency range 1 ... 4 GHz, and with an increase in the operating frequency it becomes even less. The frequency band of powerful pulsed TWT does not exceed 1 GHz at an operating frequency of 15 GHz [2].

Наиболее близким устройством по технической сущности является СШП радиолокатор с активной многочастотный антенной решеткой, который выбран в качестве прототипа [3]. Увеличение полосы частот и разрешающей способности локатора по дальности достигается за счет того, что СШП сигнал формируется из узкополосных или широкополосных сигналов, излучаемых и принимаемых разными элементами АФАР. Узкополосные (широкополосные) сигналы формируются с помощью фазовой или частотной модуляции (манипуляции) несущей [4].The closest device in technical essence is a UWB radar with an active multi-frequency antenna array, which is selected as a prototype [3]. An increase in the frequency band and the range resolution of the locator is achieved due to the fact that the UWB signal is formed from narrow-band or wide-band signals emitted and received by different AFAR elements. Narrowband (wideband) signals are formed using phase or frequency modulation (keying) of the carrier [4].

Недостатком прототипа является высокий уровень боковых лепестков в принимаемом сигнале.The disadvantage of the prototype is the high level of side lobes in the received signal.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является снижение уровня боковых лепестков в принимаемом СШП локатором сигнале.The objective of the invention is to reduce the level of side lobes in the signal received by the UWB locator.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1.The block diagram of the proposed device is shown in Fig. 1.

Структурная схема прототипа представлена на фиг. 2.The block diagram of the prototype is shown in Fig. 2.

В состав прототипа входят приемо-передающие элементы АФАР (15), согласующие устройства (14), приемо-передающие активные модули (4), суммирующее устройство (3), выходное устройство (21). Для обеспечения взаимной когерентности несущие частоты сигналов ƒk1+Δƒ (k-1), поступающих с активных модулей (AM) на приемо-передающие элементы в режиме излучения, формируются от общего опорного генератора (22). Здесь ƒ1 - нижняя несущая частота; Δƒ - интервал между несущими частотами, k=1…N, N - количество несущих излучаемого многочастотного сигнала. Сигнал с частотой ƒоп поступает на AM через распределительную систему опорного сигнала (23). Генераторы фазовой модуляции (манипуляции) (25) используют опорный сигнал, поступающий с опорного генератора модулирующих сигналов (26) через распределительную систему опорного сигнала модулирующих сигналов (27). Фазовая модуляция (частотную модуляцию можно рассматривать как ее частный случай) осуществляется с полосой частот Bk≤Δƒ на каждой несущей частоте ƒk. В результате вся полоса частот РЛС будет равна

Figure 00000001
Сигнал импульсной амплитудной модуляции поступает на AM с генератора импульсной модуляции (11) через распределительную систему (12).The prototype includes transceiver AFAR elements (15), matching devices (14), transceiving active modules (4), a summing device (3), an output device (21). To ensure mutual coherence, the carrier frequencies of the signals ƒ k = ƒ 1 + Δƒ (k-1) coming from the active modules (AM) to the transmitting and receiving elements in the radiation mode are formed from a common reference oscillator (22). Here ƒ 1 is the lower carrier frequency; Δƒ is the interval between carrier frequencies, k = 1 ... N, N is the number of carriers of the emitted multifrequency signal. A signal with a frequency ƒ op is fed to AM through the reference signal distribution system (23). Phase modulation (keying) generators (25) use a reference signal supplied from a reference baseband generator (26) through a reference baseband distribution system (27). Phase modulation (frequency modulation can be considered as its special case) is carried out with a frequency band B k ≤Δƒ at each carrier frequency ƒ k . As a result, the entire radar bandwidth will be equal to
Figure 00000001
The pulse amplitude modulation signal is fed to the AM from the pulse modulation generator (11) through the distribution system (12).

Нормированный по максимуму график огибающей принятого сигнала на выходе одного AM после согласованной фильтрации для времени ±75 не от максимума огибающей в случае линейной частотной модуляции (ЛЧМ) показан пунктиром на фиг. 3. Расчет производился для полосы частот В=2 ГГц при N=21 и длительности сигнала Т=1 мкс. Выражение, описывающее график, может быть представлено в виде [3]:The maximum normalized envelope plot of the received signal at the output of one AM after matched filtering for a time of ± 75 ns of the maximum envelope in the case of chirp is shown in dotted line in FIG. 3. The calculation was carried out for the frequency band B = 2 GHz at N = 21 and the signal duration T = 1 μs. The expression describing the graph can be represented as [3]:

Figure 00000002
Figure 00000002

где τ - время; β=2πBk/Т - скорость изменения частоты в полосе Bk.where τ is time; β = 2πB k / Т is the rate of frequency change in the B k band.

Сплошной линией на фиг. 3 показан нормированный график огибающей суммы сигналов на выходе суммирующего устройства при условии равенства амплитуд сигналов на выходе активных модулей. Фрагмент этого графика для диапазона времени ±7 не изображен сплошной линией на фиг. 4. Выражение для огибающей суммы сигналов каналов решетки имеет вид:The solid line in FIG. 3 shows a normalized graph of the envelope of the sum of the signals at the output of the adder, provided that the amplitudes of the signals at the output of the active modules are equal. A fragment of this graph for a time range of ± 7 is not shown as a solid line in FIG. 4. The expression for the envelope of the sum of the signals of the lattice channels is:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Δω=2π Δƒ.where Δω = 2π Δƒ.

При равенстве амплитуд сигнала на всех частотах ƒk максимальный уровень боковых лепестков (УБЛ) равен -13,2 дБ. Максимальный УБЛ может быть снижен путем весовой обработки сигналов с несущими ƒk. Так при взвешивании по Тейлору максимальный УБЛ будет равен -40 дБ, по Хеммингу - -43 дБ [4]. Однако при взвешивании происходит расширение главного лепестка сигнала. Если для равноамплитудного распределения по частотам длительность главного лепестка по уровню -3 дБ равна 0,886/5, то для взвешивания по Тейлору она составляет 1,2Б/В, а для взвешивания по Хеммингу - 1,3/В.With equal signal amplitudes at all frequencies ƒ k, the maximum sidelobe level (LBL) is -13.2 dB. The maximum LLL can be reduced by weighting signals with carriers ƒ k . So when weighted according to Taylor, the maximum UBL will be equal to -40 dB, according to Hemming - -43 dB [4]. However, when weighing, the main lobe of the signal expands. If for an equal-amplitude frequency distribution the duration of the main lobe at a level of -3 dB is 0.886 / 5, then for Taylor weighting it is 1.2 B / V, and for Hamming weighting - 1.3 / V.

С целью снижения максимального УБЛ без использования весовой обработки предлагается дополнительно ввести не менее одной АФАР, построенной по схеме прототипа, и устройство умножения. Общее количество АФАР таким образом будет равно М. При этом сигналы с выхода сумматоров (3) поступают не на вход выходного устройства (21), а на входы устройства умножения (29), выход которого соединен с выходным устройством (21). Огибающая сигнала на выходе устройства умножения описывается выражениемIn order to reduce the maximum UBL without using weight processing, it is proposed to additionally introduce at least one APAR, built according to the prototype scheme, and a multiplication device. The total number of AFAA will thus be equal to M. In this case, the signals from the output of the adders (3) are fed not to the input of the output device (21), but to the inputs of the multiplier (29), the output of which is connected to the output device (21). The envelope of the signal at the output of the multiplier is described by the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом, максимальный УБЛ будет равен - 13,2М дБ. На фиг. 5, фиг. 6 пунктиром показана нормированная огибающая сигнала на выходе одного сумматора для указанных выше параметров, сплошной линией - нормированная огибающая сигнала на выходе устройства умножения для М=3. При этом максимальный УБЛ сравним с УБЛ получаемом при взвешивании по Тейлору, а длительность главного лепестка сжатого зондирующего ЛЧМ сигнала уменьшается приблизительно 2 раза, что позволяет в два раза увеличить разрешение по дальности.Thus, the maximum SBL will be - 13.2M dB. FIG. 5, figs. 6 the dotted line shows the normalized envelope of the signal at the output of one adder for the above parameters, the solid line shows the normalized envelope of the signal at the output of the multiplier for M = 3. In this case, the maximum LFL is comparable to the LBL obtained with Taylor weighting, and the duration of the main lobe of the compressed sounding chirp signal decreases approximately 2 times, which makes it possible to double the range resolution.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device.

На фиг. 2 представлена схема прототипа.FIG. 2 shows a diagram of a prototype.

На фиг. 3, фиг. 4 пунктиром показана нормированная огибающая ЛЧМ сигнала на выходе активного модуля прототипа при суммарной полосе частот сигнала В=2 ГГц, количестве частот N=21 и длительности сигнала T=1 мкс, сплошной линией показана огибающая сигнала на выходе суммирующего устройства прототипа, для времени ±75 нс от максимума огибающей. Расчетный интервал времени для фиг. 3 составляет ±75 нс, для фиг. 4 - ±7 нс.FIG. 3, fig. 4 the dotted line shows the normalized envelope of the chirp signal at the output of the prototype active module with the total signal frequency band B = 2 GHz, the number of frequencies N = 21 and the signal duration T = 1 μs, the solid line shows the signal envelope at the output of the prototype adder, for time ± 75 ns from the maximum of the envelope. The estimated time interval for FIG. 3 is ± 75 ns, for Fig. 4 - ± 7 ns.

На фиг. 5, фиг 6 пунктиром показана нормированная огибающая сигнала на выходе суммирующего устройства одной АФАР, сплошной линией нормированная огибающая сигнала на выходе устройства умножения для времени ±7 нс и ±0,25 нс, соответственно.FIG. 5, Fig. 6, the dotted line shows the normalized signal envelope at the output of the adder of one APAR, the solid line shows the normalized envelope of the signal at the output of the multiplier for the time ± 7 ns and ± 0.25 ns, respectively.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Предлагаемый радиолокатор содержит М активных ФАР (не менее двух). В состав каждой ФАР входят приемо-передающие элементы АФАР (15), согласующие устройства (14), активные модули (4), суммирующее устройство (3), выходное устройство (21), опорный генератор (22), распределительную систему опорного сигнала (23), опорный генератор модулирующих сигналов (26), распределительную систему опорного сигнала модулирующих сигналов (27), генератор сигнала импульсной модуляции (11), распределительную систему сигнала импульсной модуляции (12) (фиг. 1). Активный модуль содержит возбудитель частоты ƒk1+Δƒ(k-1) (1), фазовращатель (5), фазовый модулятор (24), генератор фазовой модуляции (манипуляции) (25), первый и второй предварительные усилители (7) и (9), первый управляемый аттенюатор (8), усилитель мощности (10), переключатель «прием-передача» (13), защитное устройство приемного тракта (16), первый и второй малошумящие усилители (17) и (19), согласованный фильтр (18), второй управляемый аттенюатор (20), управляемую линия задержки (28). Сигналы с выходов активных модулей (4) поступают на входы суммирующих устройств (3), а с выходов суммирующих устройств на входы устройства умножения (29). Выход устройства умножения соединен со входом выходного устройства.The proposed radar contains M active HEADLIGHTS (at least two). Each phased array includes transceiving elements of the AFAR (15), matching devices (14), active modules (4), a summing device (3), an output device (21), a reference generator (22), a reference signal distribution system (23 ), a reference baseband signal generator (26), a baseband reference signal distribution system (27), a pulse modulation signal generator (11), a pulse modulation signal distribution system (12) (Fig. 1). The active module contains a frequency exciter ƒ k = ƒ 1 + Δƒ (k-1) (1), a phase shifter (5), a phase modulator (24), a phase modulation (manipulation) generator (25), the first and second preamplifiers (7) and (9), the first controllable attenuator (8), the power amplifier (10), the transmit-receive switch (13), the protective device of the receiving path (16), the first and second low-noise amplifiers (17) and (19), matched filter (18), second controlled attenuator (20), controlled delay line (28). The signals from the outputs of the active modules (4) are fed to the inputs of the adders (3), and from the outputs of the adders to the inputs of the multiplier (29). The output of the multiplier is connected to the input of the output device.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Возбудитель (1) каждого активного модуля (4) генерирует сигнал несущей частоты ƒk1+Δƒ(k-1), k=1…N. Когерентность этих частот обеспечивается синхронизацией всех возбудителей с помощью общего опорного генератора (22), сигнал которого поступает на возбудители всех активных модулей через распределительную систему опорного сигнала (23). Так как предлагаемый радиолокатор состоит из М ФАР, сигнал с несущей частотой ƒk будут генерировать возбудители М активных модулейThe exciter (1) of each active module (4) generates a carrier signal ƒ k = ƒ 1 + Δƒ (k-1), k = 1 ... N. The coherence of these frequencies is ensured by synchronizing all exciters using a common reference oscillator (22), the signal of which is fed to the exciters of all active modules through the reference signal distribution system (23). Since the proposed radar consists of M PAR, a signal with a carrier frequency ƒ k will be generated by exciters of M active modules

Фазовращатели (5) нужны для формирования диаграммы направленности радиолокатора. При этом максимумы ДН всех М активных ФАР должны быть совпадать по направлению в пространстве.Phase shifters (5) are needed to form the directional pattern of the radar. In this case, the maxima of the RP of all M active PARs must coincide in the direction in space.

Синхронная фазовая модуляция всех несущих частот ƒk достигается использованием общего опорного генератора модулирующих сигналов (26), сигнал с которого через распределительную систему опорного сигнала модулирующих сигналов (27) поступает на генераторы сигнала фазовой модуляции (25) всех активных модулей локатора, а с этих генераторов на фазовые модуляторы (24) этих модулей.Synchronous phase modulation of all carrier frequencies ƒ k is achieved using a common reference baseband generator (26), the signal from which through the baseband reference signal distribution system (27) is fed to the phase modulation signal generators (25) of all active locator modules, and from these generators to phase modulators (24) of these modules.

Полученный фазомодулированный сигнал усиливается предварительными усилителями (7) и через первые управляемые аттенюаторы (8) каждого активного модуля и вторые предварительные усилители (9) поступает на усилители мощности (10). Импульсная модуляция передаваемого сигнала осуществляется синхронно для всех активных модулей с помощью общего генератора импульсной модуляции (11) и общей распределительной системы сигнала импульсной модуляции (12), выходы которой соединены со входом сигнала модуляции усилителя мощности (10) каждого активного модуля.The resulting phase-modulated signal is amplified by pre-amplifiers (7) and through the first controlled attenuators (8) of each active module and the second pre-amplifiers (9) is fed to the power amplifiers (10). Pulse modulation of the transmitted signal is carried out synchronously for all active modules using a common pulse modulation generator (11) and a common pulse modulation signal distribution system (12), the outputs of which are connected to the modulation signal input of the power amplifier (10) of each active module.

Сформированный сигнал излучается приемо-передающими элементами (15) антенной решетки которые подключены к активным модулям (4) с помощью согласующих устройств (14). Режим работы локатора осуществляется с помощью переключателей «прием-передача» (13).The generated signal is emitted by the transmitting and receiving elements (15) of the antenna array, which are connected to the active modules (4) using matching devices (14). The locator operating mode is carried out using the transmit-receive switches (13).

В режиме приема работает приемный тракт активных модулей, состоящий из защитного устройства (16), первого малошумящего усилителя (17), согласованного фильтра (18), второго малошумящего усилителя (19), второго управляемого аттенюатора (20) и управляемой линии задержки (28). Согласованный фильтр осуществляет сжатие принятого сигнала модулированного по фазе (частный случай фазовой модуляции - ЛЧМ).In the receiving mode, the receiving path of active modules operates, consisting of a protective device (16), a first low-noise amplifier (17), a matched filter (18), a second low-noise amplifier (19), a second controlled attenuator (20) and a controlled delay line (28) ... The matched filter compresses the received phase modulated signal (a special case of phase modulation - chirp).

Принимаемый сигнал каждой из М активных решеток локатора получается стандартным способом - суммированием сигналов с выходов всех N активных модулей, входящих в состав этой решетки, в суммирующем устройстве (3). Снижение уровня боковых лепестков в принятом сигнале получается с помощью устройства умножения (29), которое перемножает сигналы с выхода всех М активных решеток, входящих в состав устройства.The received signal of each of the M active arrays of the locator is obtained in a standard way - by summing the signals from the outputs of all N active modules that make up this array, in an adder (3). A decrease in the level of side lobes in the received signal is obtained using a multiplier (29), which multiplies the signals from the output of all M active gratings included in the device.

Выходное устройство (21) предназначено для преобразования полученного сигнала, содержащего полезную информацию в форму, удобную для получателя этой информации.The output device (21) is designed to convert the received signal containing useful information into a form convenient for the recipient of this information.

Библиографические данныеBibliographic data

1. Гостюхин В.Л., Трусов В.Н., Гостюхин Ф.В. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. В.Л. Гостюхина. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2011. с. 19.1. Gostyukhin V.L., Trusov V.N., Gostyukhin F.V. Active phased antenna arrays / Ed. V.L. Gostyukhin. Ed. 3rd, rev. and add. - M .: Radio engineering, 2011. p. nineteen.

2. Генераторы и усилители СВЧ / Под ред. И.В. Лебедева. - М.: «Радиотехника», 2005. с. 123 таблица 3.3., с. 47 таблица 1.9.2. Generators and Microwave Amplifiers / Ed. I.V. Lebedev. - M .: "Radiotekhnika", 2005. p. 123 table 3.3., P. 47 table 1.9.

3. Васильев А.В., Верба B.C., Воробьев Н.В., Грязнов В.А., Силкин А.Т. Сверхширокополосный радиолокатор с активной многочастотной антенной решеткой: Патент RU 2615996. Приоритет от 09.02.2016.3. Vasiliev A.V., Verba B.C., Vorobiev N.V., Gryaznov V.A., Silkin A.T. Ultra-wideband radar with an active multi-frequency antenna array: Patent RU 2615996. Priority dated 09.02.2016.

4. Справочник по радиолокации / Под. ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общей ред. B.C. Вербы. В 2 книгах. Книга 1. Москва: Техносфера, 2014. Глава 8.4. Handbook on radar / Under. ed. M.I. Skolnik. Per. from English. under the general ed. B.C. Willows. In 2 books. Book 1. Moscow: Technosphere, 2014. Chapter 8.

Claims (1)

Сверхширокополосный радиолокатор с активной многочастотный антенной решеткой и пониженным уровнем боковых лепестков в сжатом сигнале, состоящий из выходного устройства, генератора сигнала импульсной модуляции и распределительной системы сигнала импульсной модуляции, опорного генератора модулирующих сигналов и распределительной системы опорного сигнала модулирующих сигналов, опорного генератора и распределительной системы опорного сигнала, активных модулей, вход-выход каждого из которых через согласующее устройство соединен с приемопередающим элементом антенной решетки, а выходы активных модулей соединены со входами суммирующего устройства; в состав активных модулей входят переключатель прием-передача, вход-выход которого является входом-выходом активного модуля, приемный и передающий тракты; передающий тракт состоит из генератора сигнала фазовой модуляции и последовательно включенных возбудителя, фазовращателя, фазового модулятора, управляющий вход которого соединен с генератором сигнала фазовой модуляции, первого предварительного усилителя, первого управляемого аттенюатора, второго предварительного усилителя, усилителя мощности, выход которого соединен со входом переключателя прием-передача; приемный тракт активного модуля состоит из последовательно включенных защитного устройства приемного тракта, вход которого соединен с выходом переключателя прием-передача, первого малошумящего усилителя, согласованного фильтра, второго малошумящего усилителя, второго управляемого аттенюатора и управляемой линии задержки, выход которой является выходом активного модуля; спектр излучаемого и принимаемого сигнала, имеющий ширину полосы частот В, разбит на N неперекрывающихся поддиапазонов с полосой частот Bk, k=1…N, так что выполняется условие
Figure 00000005
сигнал в каждом поддиапазоне формируется и принимается в отдельном активном модуле, излучается и принимается отдельным элементом антенной решетки, при этом несущие частоты поддиапазонов являются взаимно когерентными и образуют сетку частот ƒk1+Δƒ (k-1), где ƒ1 - нижняя несущая частота, Δƒ - интервал между несущими частотами, не превышающий максимальной полосы сигнала Bk, в каждой полосе частот Bk осуществляется синхронная фазовая модуляция (манипуляция) сигнала, взаимная когерентность несущих частот обеспечивается с помощью опорного генератора, выход которого соединен со входом распределительной системой опорного сигнала, а каждый выход распределительной системы опорного сигнала соединен с управляющим входом возбудителя каждого активного модуля, синхронная фазовая модуляция обеспечивается с помощью опорного генератора модулирующих сигналов, выход которого соединен с распределительной системой опорного сигнала модулирующих сигналов, каждый выход распределительной системы опорного сигнала модулирующих сигналов соединен со входом генератора сигнала фазовой модуляции каждого активного модуля, в каждом активном модуле осуществляется синхронная импульсная модуляция с помощью генератора сигнала импульсной модуляции, выход которого соединен со входом распределительной системы сигнала импульсной модуляции, каждый выход распределительной системы сигнала импульсной модуляции соединен со входом сигнала модуляции усилителя мощности каждого активного модуля, отличающийся тем, что дополнительно вводится не менее одной активной фазированной антенной решетки, построенной по описанной выше схеме, и устройство умножения, входы которого соединены с выходами суммирующих устройств каждой активной решетки, а выход устройства умножения соединен со входом выходного устройства, при этом максимумы диаграмм направленности всех активных фазированных решеток совпадают по направлению в пространстве и для всех фазированных решеток используются общие опорный генератор и распределительная система опорного сигнала, общие опорный генератор модулирующих сигналов и распределительная система опорного сигнала модулирующих сигналов и общие генератор сигнала импульсной модуляции и распределительная система сигнала импульсной модуляции.
An ultra-wideband radar with an active multi-frequency antenna array and reduced sidelobe level in a compressed signal, consisting of an output device, a pulse modulation signal generator and a pulse modulation signal distribution system, a reference baseband generator and a reference baseband distribution system, a reference generator and a reference distribution system signal, active modules, the input-output of each of which is connected through a matching device to the transceiver element of the antenna array, and the outputs of the active modules are connected to the inputs of the adder; active modules include a transmit-receive switch, the input-output of which is the input-output of the active module, the receiving and transmitting paths; the transmitting path consists of a phase modulation signal generator and a series-connected exciter, a phase shifter, a phase modulator, the control input of which is connected to a phase modulation signal generator, a first pre-amplifier, a first controllable attenuator, a second pre-amplifier, a power amplifier, the output of which is connected to the input of the receive switch -broadcast; the receiving path of the active module consists of a series-connected protective device of the receiving path, the input of which is connected to the output of the transmit-receive switch, the first low-noise amplifier, a matched filter, the second low-noise amplifier, the second controllable attenuator and the controlled delay line, the output of which is the output of the active module; the spectrum of the transmitted and received signal, having a bandwidth B, is divided into N non-overlapping sub-bands with a bandwidth of B k , k = 1 ... N, so that the condition
Figure 00000005
the signal in each subband is generated and received in a separate active module, emitted and received by a separate element of the antenna array, while the carrier frequencies of the subbands are mutually coherent and form a frequency grid ƒ k = ƒ 1 + Δƒ (k-1), where ƒ 1 is the lower carrier frequency, Δƒ - the interval between carrier frequencies not exceeding the maximum band signal B k, for each frequency band B k is performed synchronous phase modulation (keying) signal, the mutual coherence of the carrier frequency provided by reference oscillator whose output is connected to the input distribution system reference signal, and each output of the reference signal distribution system is connected to the control input of the exciter of each active module, synchronous phase modulation is provided using a reference baseband generator, the output of which is connected to the reference distribution system of the reference signal, each output of the distribution system is reference The second baseband signal is connected to the input of the phase modulation signal generator of each active module, synchronous pulse modulation is performed in each active module using a pulse modulation signal generator, the output of which is connected to the input of the pulse modulation signal distribution system, each output of the pulse modulation signal distribution system is connected to input of the modulation signal of the power amplifier of each active module, characterized in that at least one active phased antenna array, built according to the scheme described above, and a multiplication device are additionally introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the summing devices of each active array, and the output of the multiplication device is connected to the input of the output device, while the maxima of the radiation patterns of all active phased arrays coincide in the direction in space and for all phased arrays a common reference generator and a distribution a reference signal system, a common reference baseband generator and a baseband reference distribution system, and a common pulse modulation signal generator and a pulse modulation signal distribution system.
RU2019122175A 2019-07-15 2019-07-15 Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal RU2727793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122175A RU2727793C1 (en) 2019-07-15 2019-07-15 Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122175A RU2727793C1 (en) 2019-07-15 2019-07-15 Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727793C1 true RU2727793C1 (en) 2020-07-24

Family

ID=71741416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122175A RU2727793C1 (en) 2019-07-15 2019-07-15 Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727793C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714169B1 (en) * 2002-12-04 2004-03-30 Raytheon Company Compact, wide-band, integrated active module for radar and communication systems
JP2004221717A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Mitsubishi Electric Corp Bow tie antenna device and bow tie array antenna device
RU2298267C1 (en) * 2005-10-19 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multibeam active phased antenna array
WO2009077529A2 (en) * 2007-12-18 2009-06-25 Thales Very wide band active antenna for passive radar
RU2429990C1 (en) * 2010-08-19 2011-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" Multifunction high-resolution radar with active phase-aerial for manned aircraft and drones
RU2615996C1 (en) * 2016-02-09 2017-04-12 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array
CN108562876A (en) * 2018-01-31 2018-09-21 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Broadband low minor lobe simulates multiple-beam array reconnaissance system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714169B1 (en) * 2002-12-04 2004-03-30 Raytheon Company Compact, wide-band, integrated active module for radar and communication systems
JP2004221717A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Mitsubishi Electric Corp Bow tie antenna device and bow tie array antenna device
RU2298267C1 (en) * 2005-10-19 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multibeam active phased antenna array
WO2009077529A2 (en) * 2007-12-18 2009-06-25 Thales Very wide band active antenna for passive radar
RU2429990C1 (en) * 2010-08-19 2011-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" Multifunction high-resolution radar with active phase-aerial for manned aircraft and drones
RU2615996C1 (en) * 2016-02-09 2017-04-12 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array
CN108562876A (en) * 2018-01-31 2018-09-21 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Broadband low minor lobe simulates multiple-beam array reconnaissance system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5239309A (en) Ultra wideband radar employing synthesized short pulses
US8559823B2 (en) Multi-aperture three-dimensional beamforming
US5146616A (en) Ultra wideband radar transmitter employing synthesized short pulses
US7319427B2 (en) Frequency diverse array with independent modulation of frequency, amplitude, and phase
US9070972B2 (en) Wideband beam forming device; wideband beam steering device and corresponding methods
AU2013237191B2 (en) Detection techniques
US7646326B2 (en) Method and apparatus for simultaneous synthetic aperture radar and moving target indication
US8203479B2 (en) Electronic counter measure system
US11133585B2 (en) Radar beamforming
RU2615996C1 (en) Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array
CN110058218B (en) Radio frequency stealth emission beam forming method and system based on four-dimensional antenna array
JP2005257435A (en) Weight function generation method, reference signal generation method, transmission signal generation apparatus, signal processor, and antenna device
CN110824441B (en) Deceptive jamming system and method based on time modulation technology
JP2016151552A (en) Signal generator, method, radar system, and program
RU2727793C1 (en) Ultra-wideband multifrequency radar with active phased antenna array and reduced level of side lobes in compressed signal
RU2402038C2 (en) Radar probing method using continuous emission
US10571549B2 (en) Receiving device for an electronically scanned antenna, said device being able to operate in RESM and radar mode, and radar equipped with such a device
RU2516683C9 (en) Active phased antenna array digital beamforming method when emitting and receiving chirp signal
US7151476B2 (en) Radar system having a beamless emission signature
US3309700A (en) Radar search system
RU2773648C1 (en) Method for digital generation of antenna pattern of an active phased antenna array when emitting and receiving linear frequency-modulated signals
RU2533160C2 (en) Method of digital generation of co-phased array pattern when radiating linear frequency modulated signal
RU94723U1 (en) RADAR SURVEILLANCE STATION
RU2285317C2 (en) Device for generating high-power broadband pulsed signals across reflector-type antenna array
CN118330566A (en) High-gain frequency-division random radiation device and low-sidelobe integrated beam scanning method thereof