RU157188U1 - Радиолокационный сканер - Google Patents

Abstract

Радиолокационный сканер, включающий гомодинный приемопередатчик, передающую и приемную антенные решетки, каждая из которых содержит N антенных элементов, при этом выход и вход гомодинного приемо-передатчика соединены с питающими линиями передающей и приемной антенных решеток, соответственно, отличающийся тем, что дополнительно введены N-канальный синфазный разветвитель сигнала, N-канальный синфазный сумматор сигнала, причем питающие порты N антенных элементов передающей антенной решетки соединены с соответствующими выходами N-канального синфазного разветвителя сигнала, питающие порты N антенных элементов приемной антенной решетки соединены с соответствующими входами N-канального синфазного сумматора сигнала, при этом вход N-канального синфазного разветвителя сигнала является питающей линией передающей антенной решетки, выход N-канального синфазного сумматора сигнала является питающей линией приемной антенной решетки, а N-канальный синфазный сумматор сигнала и N-канальный синфазный разветвитель сигнала выполнены так, что абсолютные временные задержки сигнала в их каналах идентичны с точностью до величины:где Δƒ - ширина полосы пропускания каждого из N антенных элементов передающей и приемной антенных решеток.

Description

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС), а также в области высотометрии.

Известен радиолокационный сканер, входящий в состав обзорной РЛС BR-24 с непрерывным излучением (http://www.lowrance.com/Global/Lowrance/Documents/Broadband%20Radar%204G_3G%20Essential%20Guide_3406.pdf, с. 4, [найдено 16.02.2015 г.], дата последних изменений 15.06.2012 г, найдено в сети Интернет на сайте <http://www.lowrance.com>), выбранный нами за прототип, включающий гомодинный приемо-передатчик и передающую и приемную антенные решетки, каждая из которых образована совокупностью из N антенных элементов, с последовательным возбуждением, при этом выход и вход гомодинного приемо-передатчика соединены с питающими линиями передающей и приемной антенных решеток, соответственно.

Недостатком известного устройства является принципиальное ограничение на угловое разрешение при сохранении характеристик разрешения по дальности. Данное ограничение обусловлено тем, что питание антенных элементов известного устройства осуществляется последовательно.

Известно, что в этом случае угловое положение главного лепестка (луча) диаграммы направленности (ДН) передающей и приемной антенных решеток зависит от частоты сигнала. При изменении частоты сигнала происходит отклонение луча ДН на некоторый угол в силу того, что шаг передающей и приемной антенных решеток (расстояние между антенными элементами) есть величина постоянная, и синфазное сложение выходных сигналов антенных элементов для различных частот происходит для разных угловых направлений приема (излучения) волны поля.

Таким образом, в силу указанных причин, угловое разрешение известного устройства при фиксированном разрешении по дальности около 4 м ограничено шириной ДН Δθ≈5,2° При этом ширина спектра сигнала, определяющая разрешение устройства по дальности, равна 75 МГц, а относительное отклонение ДН для крайних компонент спектра составляет величину порядка 2°. Качественное повышение углового разрешения известного устройства путем увеличения линейных размеров апертуры его антенных решеток при сохранении разрешения по дальности невозможно, т.к. при обужении ДН антенных решеток до 2° и менее, в силу того, что питание антенных элементов решеток производится последовательно, часть спектра сигнала излучается не в направлении главного лепестка ДН, что приводит к снижению энергетического потенциала радиолокационного сканера. Для сохранения энергетического потенциала необходимо обузить спектр сигнала излучения, что приводит к ухудшению разрешения по дальности. Повышение разрешения по дальности также невозможно, т.к. для этого необходимо расширить спектр сигнала, но при этом часть спектра будет излучаться не в направлении главного лепестка ДН, что ограничит разрешение по дальности и снизит энергетический потенциал устройства

Ширина полосы эффективного излучения (приема) для антенного элемента передающей и приемной антенных решеток известного сканера составляет не менее 5-7% от значения рабочей частоты и составляет величину порядка 650 МГц.

Основная техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в создании устройства, позволяющего повысить точность определения координат объектов, что позволяет повысить, например, безопасность навигации судов, за счет повышения углового разрешения и разрешения по дальности при сохранении энергетического потенциала.

Поставленная задача достигается тем, что в радиолокационный сканер, включающий гомодинный приемо-передатчик, передающую и приемную антенные решетки, каждая из которых содержит N антенных элементов, при этом выход и вход гомодинного приемо-передатчика соединены с питающими линиями передающей и приемной антенных решеток, соответственно, согласно предложенному решению, дополнительно введены N-канальный синфазный разветвитель сигнала, N-канальный синфазный сумматор сигнала, причем питающие порты N антенных элементов передающей антенной решетки соединены с соответствующими выходами N-канального синфазного разветвителя сигнала, питающие порты N антенных элементов приемной антенной решетки соединены с соответствующими входами N-канального синфазного сумматора сигнала, при этом вход N-канального синфазного разветвителя сигнала является питающей линией передающей антенной решетки, выход N-канального синфазного сумматора сигнала является питающей линией приемной антенной решетки, a N-канальный синфазный сумматор сигнала и N-канальный синфазный разветвитель сигнала выполнены так, что абсолютные временные задержки сигнала в их каналах идентичны с точностью до величины:

,

где Δf - ширина полосы пропускания каждого из N антенных элементов передающей и приемной антенных решеток.

Полезная модель поясняется рисунком, где представлена функциональная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит гомодинный приемо-передатчик 1, выход и вход которого соединены с питающими линиями передающей и приемной антенных решеток 2 и 3, соответственно. Передающая и приемная антенные решетки 2 и 3 содержат N антенных элементов 4. Питающие порты N антенных элементов 4 передающей антенной решетки 2 соединены с соответствующими выходами N-канального синфазного разветвителя сигнала 5. Питающие порты N антенных элементов 4 приемной антенной решетки 3 соединены с соответствующими входами N-канального синфазного сумматора сигнала 6. Вход N-канального синфазного разветвителя сигнала 5 является питающей линией передающей антенной решетки 2, а выход N-канального синфазного сумматора сигнала 6 является питающей линией приемной антенной решетки 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Сигнал излучения с выхода гомодинного приемо-передатчика 1 поступает на вход N-канального синфазного разветвителя сигнала 5, с выходов которого одновременно и синфазно возбуждает антенные элементы 4 передающей антенной решетки 2. При этом ДН передающей антенной решетки 2 не зависит от частоты сигнала возбуждения в некотором, достаточно широком частотном интервале, ширина которого определяется полосой эффективного излучения антенного элемента 4 передающей антенной решетки 2. Таким образом, для сигнала возбуждения с полосой 650 МГц, ДН излучения заявляемого радиолокационного сканера идентична для всех составляющих его спектра и антенный элемент 4 передающей антенной решетки 2 эффективно излучает такой сигнал в направлении главного лепестка ДН передающей антенной решетки 4. Отраженный сигнал принимается каждым из антенных элементов 4 приемной антенной решетки 3 и выходные сигналы с антенных элементов 4 поступают, соответственно, на входы синфазного сумматора сигнала 6. При этом на выходе синфазного сумматора сигнала 6 формируется сумма всех сигналов антенных элементов 4. Поскольку передающая и приемная антенные решетки 2 и 3 идентичны, то на выходе синфазного сумматора сигнала 6 наиболее эффективно формируется (принимается) сигнал, отраженный от объекта, расположенного в главном лепестке ДН передающей антенной решетки 2, т.к. ДН передающей и приемной антенной решеток 2 и 3 идентичны и частотно независимы в полосе 650 МГц. С выхода синфазного сумматора сигнала 6 сигнал поступает на вход гомодинного приемо-передатчика 1. В силу того, что полоса пропускания антенных элементов 4 передающей и приемной антенных решеток 2 и 3 не зависит от количества антенных элементов 4, то ширина главного лепестка их ДН может быть сформирована сколь угодно малой, путем увеличения числа антенных элементов 4 и, соответственно, путем увеличения линейных размеров передающей и приемной антенных решеток 2 и 3. Таким образом, заявляемый радиолокационный сканер позволяет повысить угловое (азимутальное) разрешение и разрешение по дальности (путем расширения полосы излучаемого и принимаемого сигнала) без потери энергетического потенциала.

Claims (1)

1. Радиолокационный сканер, включающий гомодинный приемопередатчик, передающую и приемную антенные решетки, каждая из которых содержит N антенных элементов, при этом выход и вход гомодинного приемо-передатчика соединены с питающими линиями передающей и приемной антенных решеток, соответственно, отличающийся тем, что дополнительно введены N-канальный синфазный разветвитель сигнала, N-канальный синфазный сумматор сигнала, причем питающие порты N антенных элементов передающей антенной решетки соединены с соответствующими выходами N-канального синфазного разветвителя сигнала, питающие порты N антенных элементов приемной антенной решетки соединены с соответствующими входами N-канального синфазного сумматора сигнала, при этом вход N-канального синфазного разветвителя сигнала является питающей линией передающей антенной решетки, выход N-канального синфазного сумматора сигнала является питающей линией приемной антенной решетки, а N-канальный синфазный сумматор сигнала и N-канальный синфазный разветвитель сигнала выполнены так, что абсолютные временные задержки сигнала в их каналах идентичны с точностью до величины:

   

   где Δƒ - ширина полосы пропускания каждого из N антенных элементов передающей и приемной антенных решеток.

   

Images