RU167899U1 - Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle - Google Patents
Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU167899U1 RU167899U1 RU2016140037U RU2016140037U RU167899U1 RU 167899 U1 RU167899 U1 RU 167899U1 RU 2016140037 U RU2016140037 U RU 2016140037U RU 2016140037 U RU2016140037 U RU 2016140037U RU 167899 U1 RU167899 U1 RU 167899U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- signal
- signals
- lna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к СВЧ-приемникам, и может быть использована для аппаратуры приемного тракта СВЧ-сигналов в системах связи и навигации бортовых радиолокационных станций беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Сущность полезной модели состоит в том, что в многоканальном приемнике-преобразователе сигналов БПЛА, содержащем блок управления и контроля с выходами сигналов управления, делитель мощности и, по меньшей мере, первый, второй и третий приемные каналы (ПК), каждый из которых состоит из первого малошумящего усилителя (МШУ), смесителя частот сигналов, первого, второго и третьего полосно-пропускающих фильтров (ППФ), первого, второго, третьего и четвертого усилителей сигнала (УС), усилителя промежуточной частоты (УПЧ), первого управляемого аттенюатора (УА) и первого коммутатора (КТ), в состав введены синтезатор СВЧ-сигналов, направленный ответвитель сигнала, усилитель сигнала гетеродина, полосовой фильтр, формирователь синхросигналов, детектор сигнала гетеродина, компаратор и аналогово-цифровой преобразователь, а каждый ПК дополнительно снабжен вторым, третьим, четвертым и пятым МШУ, вторым УА, направленным ответвителем, логарифмическим детектором, дифференциальным фильтром, четвертым и пятым ППФ, квадратурным демодулятором и вторым КТ, а БУК снабжен микроконтроллером, контрольными входами и входом-выходом сигналов обратной связи. Технический результат заключается в повышении дальности обнаружения целей, разрешающей способности, чувствительности.The utility model relates to radio engineering, in particular to microwave receivers, and can be used to equip the microwave signal receiving path in communication and navigation systems of onboard radar stations of unmanned aerial vehicles (UAVs). The essence of the utility model is that in a multi-channel receiver-converter of UAV signals containing a control and monitoring unit with outputs of control signals, a power divider and at least the first, second and third receiving channels (PC), each of which consists of the first low-noise amplifier (LNA), a signal frequency mixer, the first, second, and third pass-pass filters (PPF), the first, second, third, and fourth signal amplifiers (US), an intermediate frequency amplifier (UPCH), and the first controlled attenuation torus (UA) and the first switch (CT), the structure includes a microwave signal synthesizer, a directional signal coupler, a local oscillator signal amplifier, a bandpass filter, a clock driver, a local oscillator signal detector, a comparator and an analog-to-digital converter, and each PC is additionally equipped with a second , the third, fourth and fifth LNA, the second UA, a directional coupler, a logarithmic detector, a differential filter, the fourth and fifth PPF, a quadrature demodulator and a second CT, and the BC is equipped with a microcontroller, a control feedback inputs and input-output of feedback signals. The technical result consists in increasing the detection range of targets, resolution, sensitivity.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к приемникам-преобразователям СВЧ-сигналов, и может быть использована для аппаратуры приемного тракта СВЧ-сигналов в системах связи и навигации бортовых радиолокационных станций (РЛС) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).The utility model relates to radio engineering, namely to microwave signal receivers-converters, and can be used to equip the microwave signal receiving path in communication and navigation systems of onboard radar stations (UAVs) of unmanned aerial vehicles (UAVs).
За прототип принят многоканальный СВЧ-приемник с двойным преобразованием частоты по патенту РФ №2452089, 2011 г., МПК8 Н04В 1/06, опубл. в бюл. №15, 2012 г.The multi-channel microwave receiver with double frequency conversion according to the RF patent No. 2452089, 2011, IPC 8
Устройство-прототип содержит делитель мощности, схему управления (блок управления и контроля с выходами сигналов управления* (* - название в заявляемом устройстве, здесь и далее), n приемных каналов, каждый из которых включает малошумящий усилитель, смеситель частот (смеситель частот сигналов*), полосно-пропускающие фильтры, усилители первой промежуточной частоты (усилители сигналов* и усилитель промежуточной частоты*), коммутатор и аттенюатор (управляемый аттенюатор*).The prototype device contains a power divider, a control circuit (control and monitoring unit with control signal outputs * (* - name in the claimed device, hereinafter), n receiving channels, each of which includes a low-noise amplifier, frequency mixer (signal frequency mixer * ), bandpass filters, amplifiers of the first intermediate frequency (signal amplifiers * and intermediate frequency amplifier *), switch and attenuator (controlled attenuator *).
Недостатками устройства-прототипа являются недостаточные дальность обнаружения целей, разрешающая способность и чувствительность при эквивалентных условиях прохождения сигнала и установленных энергозатратах по следующим причинам:The disadvantages of the prototype device are insufficient target detection range, resolution and sensitivity under equivalent conditions for the passage of the signal and the installed energy consumption for the following reasons:
- невозможность использования фазоманипулированных сигналов с длинной базой и невозможность когерентной обработки таких сигналов;- the impossibility of using phase-shifted signals with a long base and the impossibility of coherent processing of such signals;
- отсутствие компенсации смещения несущей частоты приемного сигнала при использовании движущихся носителей вследствие эффекта Доплера;- the lack of compensation of the offset carrier frequency of the receiving signal when using moving media due to the Doppler effect;
- малый динамический диапазон приемного СВЧ-тракта, а следовательно, невозможность наблюдения относительно малых целей на фоне больших объектов, т.е. малая избирательная селективность (разрешающая способность и чувствительность).- small dynamic range of the receiving microwave path, and therefore, the inability to observe relatively small targets against the background of large objects, i.e. low selective selectivity (resolution and sensitivity).
Решаемыми задачами являются повышение дальности обнаружения целей, разрешающей способности и чувствительности, путем обеспечения возможности использования фазоманипулированных сигналов с длинной базой, когерентной обработки таких сигналов и компенсации смещения несущей частоты приемного сигнала вследствие эффекта Доплера, а также увеличение динамического диапазона приемного СВЧ-тракта путем расширения полосы сигнала с целью выделения слабого полезного сигнала на фоне шума, т.е. повышение селективности.The tasks to be solved are increasing the target detection range, resolution and sensitivity, by making it possible to use phase-shifted signals with a long base, coherent processing of such signals and compensating for the offset of the carrier frequency of the receiving signal due to the Doppler effect, and also increasing the dynamic range of the receiving microwave path by expanding the band signal in order to highlight a weak useful signal against a background of noise, i.e. increase selectivity.
Для повышения дальности работы, разрешающей способности и чувствительности в современных РЛС используют фазоманипулированные сигналы с длинной базой и короткими дискретами, причем чем короче дискрет, тем больше разрешающая способность по дальности. При приеме фазоманипулированного сигнала когерентным приемником, т.е. приемником, который принимает сигнал с известной начальной фазой, появляется возможность фазовой обработки в устройстве первичной обработки информации РЛС, а также создание систем селекции движущихся целей и когерентное накопление, при котором отношение сигнал / шум возрастает в 
Для обеспечения работы такого приемного СВЧ-тракта используется также квадратурный демодулятор (КД), предназначенный для переноса сигнала с промежуточной на нулевую частоту, а также для формирования I - синфазной и Q - квадратурной составляющих сигнала с целью дополнительного повышения разрешающей способности и чувствительности путем совместной обработки (оцифровывания и сжатия) двух составляющих IQ в ВЧ БПЛА.To ensure the operation of such a receiving microwave path, a quadrature demodulator (CD) is also used, designed to transfer the signal from the intermediate to zero frequency, as well as to generate I - in-phase and Q - quadrature components of the signal in order to further increase the resolution and sensitivity by joint processing (digitization and compression) of the two IQ components in the high-frequency UAV.
В свою очередь, расширение динамического диапазона, т.е. диапазона уровней сигналов, в пределах которого приемник должен сохранять заданные характеристики достигается введением в каждый приемный канал блока шумовой автоматической регулировки усиления сигналов (БШАРУ), на схеме выделен штрихпунктирной линией, но не обозначен, состоящего из последовательно соединенных первого коммутатора, первого малошумящего усилителя (МШУ), управляемого аттенюатора, второго МШУ и второго коммутатора, при использовании направленного ответвителя, логарифмического детектора, усилителя сигнала, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а также снабжением блока управления и контроля (БУК) микроконтроллером (МК), контрольными входами для осуществления обратной связи с УС через АЦП и входом-выходом для согласования работы с УФС ВЧ БПЛА, при этом БШАРУ поддерживает постоянный высокий уровень сигнала на выходе приемного СВЧ-тракта и, соответственно, на входе АЦП устройства первичной обработки информации ВЧ РЛС, что, в свою очередь, позволяет работать с сигналами при отношении сигнал / шум меньше единицы.In turn, the expansion of the dynamic range, i.e. the range of signal levels within which the receiver must maintain the specified characteristics is achieved by introducing into each receiving channel a block of automatic noise gain control (BSHAR), the diagram is highlighted in dash-dotted line, but not indicated, consisting of the first commutator connected in series, the first low-noise amplifier (LNA ), controlled attenuator, second LNA and second switch, using a directional coupler, logarithmic detector, signal amplifier, analog-to-digital converter (ADC), as well as supplying the control and monitoring unit (ACU) with a microcontroller (MK), control inputs for feedback from the control unit via the ADC and input / output to coordinate operation with the UFS of the RF UAV, while the BSAR maintains a constant high level the signal at the output of the receiving microwave path and, accordingly, at the input of the ADC of the primary information processing device of the RF radar, which, in turn, allows you to work with signals with a signal-to-noise ratio less than unity.
Нормальное функционирование указанных составных частей заявляемого устройства СС, СЧС и КД во многом зависит от стабильности уровня СГ УФС ВЧ БПЛА, нестабильность уровня СГ может привести к некорректной работе заявляемого устройства, и, как следствие, выдаче недостоверных данных, что повлияет на работу БПЛА в целом. Поэтому при использовании для работы СГ от УФС ВЧ БПЛА необходимо контролировать его уровень, и при необходимости, согласовывать (корректировать). Для этого целесообразно применить параллельную основной контрольную цепь обработки СГ в виде направленного ответвителя сигнала (НОС), для направления части мощности СГ в контрольную цепь, детектора сигнала гетеродина (ДСГ) и компаратора (КП), а также упомянутый контрольный вход сигнала обратной связи (СОС) БУК со встроенным МК и упомянутый вход-выход СОС с УФС ВЧ БПЛА. При этом часть мощности СГ от УФС ВЧ БПЛА через НОС поступает в ДСГ, где определяется наличие СГ, а затем в КП, где происходит сравнение уровня полученного СГ с уровнем эталонного СГ, установленного в КП и далее в БУК, при несоответствии уровней, МК БУК через вход-выход передает СУ в УФС ВЧ БПЛА для согласования работы (корректировки уровня СГ), а при соответствии осуществляет дальнейшую работу с СГ.The normal functioning of these components of the inventive device SS, SCH and KD largely depends on the stability of the level of the SG UFS UHF UAV, the instability of the level of SG can lead to incorrect operation of the inventive device, and, as a result, the issuance of false data, which will affect the operation of the UAV as a whole . Therefore, when using a high-frequency UAV for the operation of the SG from the FSF of the UFS, it is necessary to control its level, and, if necessary, coordinate (adjust). For this purpose, it is advisable to use a parallel main control circuit of the SG processing in the form of a directional signal coupler (LOS), to direct part of the SG power to the control circuit, a local oscillator signal detector (DSG) and a comparator (KP), as well as the mentioned feedback control signal input (SOS) ) BEECH with built-in MK and the mentioned input-output SOS with UFS RF UAV. At the same time, part of the SG power from the UFS of the HF UAV through the nose comes to the DSG, where the presence of SG is determined, and then to the CP, where the level of the obtained SG is compared with the level of the reference SG installed in the CP and then to the ACC, if the levels do not match, AC AC through the input-output it transmits the control system to the UFS of the high-frequency UAV for coordination of work (adjustment of the SG level), and if it does, it carries out further work with the SG.
Сущность полезной модели состоит в том, что в многоканальном приемнике-преобразователе СВЧ-сигналов БПЛА, содержащим блок управления и контроля (БУК) с выходами сигналов управления (СУ), делитель мощности (ДМ) и, по меньшей мере, первый, второй и третий приемные каналы (ПК), каждый из которых состоит из первого малошумящего усилителя (МШУ), смесителя частот сигналов (СЧС), первого, второго и третьего полосно-пропускающих фильтров (ППФ), первого, второго, третьего и четвертого усилителей сигнала (УС) и усилителя промежуточной частоты (УПЧ), а также первого управляемого аттенюатора (УА) и первого коммутатора (КТ), БУК снабжен микроконтроллером (МК), контрольными входами и входом-выходом сигналов обратной связи (СОС), а в состав введены синтезатор СВЧ-сигналов (СС), направленный ответвитель сигнала (НОС), усилитель сигнала гетеродина (УСГ), полосовой фильтр (ПФ), формирователь синхросигналов (ФСС), детектор сигнала гетеродина (ДСГ), компаратор (КП) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кроме того, каждый ПК дополнительно снабжен вторым, третьим, четвертым и пятым МШУ, вторым УА, направленным ответвителем (НО), логарифмическим детектором (ЛД), дифференциальным фильтром (ДФ), четвертым и пятым ППФ, квадратурным демодулятором (КД) и вторым КТ, причем последовательно соединенные упомянутые первые КТ, третьи МШУ, вторые УА, четвертые МШУ и вторые КТ являются блоком шумовой автоматической регулировки усиления (БШАРУ) сигналов каждого ПК.The essence of the utility model is that in a multichannel receiver-converter of microwave signals of a UAV containing a control and monitoring unit (BUK) with control signal outputs (SU), a power divider (DM), and at least the first, second, and third receiving channels (PC), each of which consists of a first low-noise amplifier (LNA), a signal frequency mixer (SCH), first, second and third band-pass filters (PPF), first, second, third and fourth signal amplifiers (US) and an intermediate frequency amplifier (IFA), as well as the first controlled attenuator (UA) and the first switch (CT), the ACU is equipped with a microcontroller (MK), control inputs and input-output of feedback signals (SOS), and a microwave synthesizer (SS), a directional signal coupler (NOS) are introduced into the composition ), a local oscillator signal amplifier (USG), a bandpass filter (PF), a clock driver (FSS), a local oscillator signal detector (DSG), a comparator (KP) and an analog-to-digital converter (ADC), in addition, each PC is additionally equipped with a second, the third, fourth and fifth LNA, the second UA, directed a second coupler (BUT), a logarithmic detector (LD), a differential filter (DF), a fourth and fifth PPF, a quadrature demodulator (CD) and a second CT, with the first connected CTs, third LNAs, second UAs, fourth LNAs and second CTs connected in series are a block of noise automatic gain control (BSHAR) signals of each PC.
Сущность заявляемого устройства поясняется также функциональными схемами приемника-преобразователя СВЧ-сигналов и первого приемного канала, показанными соответственно на фиг. 1 и 2, где приняты следующие обозначения:The essence of the claimed device is also illustrated by the functional diagrams of the receiver-converter of microwave signals and the first receiving channel, shown respectively in FIG. 1 and 2, where the following notation is accepted:
1 - блок управления и контроля (БУК) со встроенным микроконтроллером (МК), фирма Altera EPCS4SI8N,1 - control and monitoring unit (BUK) with an integrated microcontroller (MK), Altera EPCS4SI8N,
2 - первый приемный канал (ПК, суммарный),2 - the first receiving channel (PC, total),
3 - второй ПК (разностный по азимуту),3 - the second PC (differential in azimuth),
4 - третий ПК (разностный по углу),4 - the third PC (differential in angle),
51 - первый полосно-пропускающий фильтр (ППФ) первого ПК, конструктивный элемент,5 1 - the first band-pass filter (PPF) of the first PC, structural element,
61 - первый малошумящий усилитель (МШУ) первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,6 1 - the first low-noise amplifier (LNA) of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
71 - второй ППФ первого ПК, конструктивный элемент,7 1 - the second PPF of the first PC, structural element,
81 - первый управляемый аттенюатор (УА), фирма Hittite HMC306MS,8 1 - the first controlled attenuator (UA), the company Hittite HMC306MS,
91 - второй МШУ первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,9 1 - the second LNA of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
101 - третий ППФ первого ПК, конструктивный элемент,10 1 - the third PPF of the first PC, structural element,
111 - первый коммутатор (КТ), фирма Hittite HMC427LP3,11 1 - the first switch (CT), the company Hittite HMC427LP3,
121 - третий МШУ первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,12 1 - the third LNA of the first PC, Analog Devices ADL5521,
131 - второй управляемый аттенюатор (УА), фирма Honeywell HRF-AT4510,13 1 - the second controlled attenuator (UA), the company Honeywell HRF-AT4510,
141 - четвертый МШУ первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,14 1 - the fourth LNA of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
151 - второй коммутатор (КТ), фирма Hittite HMC427LP3,15 1 - the second switch (CT), the company Hittite HMC427LP3,
161 - пятый МШУ первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,16 1 - fifth LNA of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
171 - направленный ответвитель (НО) первого ПК, фирма Mini-Circuits DBTC-17-5L+,17 1 - directional coupler (BUT) of the first PC, the company Mini-Circuits DBTC-17-5L +,
181 - логарифмический детектор (ЛД) первого ПК, фирма Analog Devices, AD8314,18 1 - logarithmic detector (LD) of the first PC, the company Analog Devices, AD8314,
191 - первый усилитель сигнала (УС) первого ПК, фирма Analog Devices, ADA4930-1,19 1 - the first signal amplifier (US) of the first PC, the company Analog Devices, ADA4930-1,
201 - второй УС первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,20 1 - the second CSS of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
211 - дифференциальный фильтр (ДФ), конструктивный элемент,21 1 - differential filter (DF), structural element,
221 - третий УС первого ПК, фирма Analog Devices ADL8351,22 1 - the third CSS of the first PC, the company Analog Devices ADL8351,
231 - смеситель частот сигналов (СЧС) первого ПК, фирма Analog Devices ADL5365,23 1 - signal frequency mixer (SES) of the first PC, the company Analog Devices ADL5365,
241 - четвертый УС первого ПК, фирма Analog Devices ADL5521,24 1 - the fourth CSS of the first PC, the company Analog Devices ADL5521,
251 - четвертый ППФ первого ПК, конструктивный элемент,25 1 - the fourth PPF of the first PC, structural element,
261 - квадратурный демодулятор (КД) первого ПК, фирма Skyworks SKY73009,26 1 - quadrature demodulator (CD) of the first PC, the company Skyworks SKY73009,
271 - пятый ППФ первого ПК, конструктивный элемент,27 1 - fifth PPF of the first PC, structural element,
281 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ) первого ПК, фирма Analog Devices ADA4927,28 1 - intermediate frequency amplifier (IFA) of the first PC, the company Analog Devices ADA4927,
29 - синтезатор СВЧ-сигналов (СС), фирма Analog Devices AD9959,29 - a synthesizer of microwave signals (SS), the company Analog Devices AD9959,
30 - направленный ответвитель сигнала (НОС), фирма Mini-Circuits D19G,30 - directional signal coupler (NOS), the company Mini-Circuits D19G,
31 - усилитель сигнала гетеродина (УСГ), фирма Analog Devices ADL5521,31 - a local oscillator signal amplifier (USG), the company Analog Devices ADL5521,
32 - полосовой фильтр (ПФ), фирма Kyosera FP-663,32 - band-pass filter (PF), the firm Kyosera FP-663,
33 - делитель мощности (ДМ), фирма Mini-Circuits WP4G+,33 - power divider (DM), the company Mini-Circuits WP4G +,
34 - формирователь синхросигналов (ФСС), фирма Analog Devices AD9915,34 - shaper clock (FSS), the company Analog Devices AD9915,
35 - детектор сигнала гетеродина (ДСГ), фирма Analog Devices AD8314ARM,35 - local oscillator signal detector (DSG), the company Analog Devices AD8314ARM,
36 - компаратор (КП), фирма Maxim MAX999EUK, AD9212-40,36 - comparator (KP), company Maxim MAX999EUK, AD9212-40,
37 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), фирма Analog Devices.37 - analog-to-digital Converter (ADC), the company Analog Devices.
Многоканальный приемник-преобразователь СВЧ-сигналов БПЛА содержит блок управления и контроля (БУК) 1 с микроконтроллером (МК, на схеме не обозначен), первый приемный канал (ПК, суммарный) 2, второй ПК (разностный по азимуту) 3, третий ПК (разностный по углу) 4, полосно-пропускающие фильтры (ППФ) 51, 52, 53, 71, 72, 73, 101, 102, 103, 251, 252, 253 271, 272, 273, соответственно первого, второго и третьего ПК, малошумящие усилители (МШУ) 61, 62, 63, 91, 92, 93, 121, 122, 123, 141, 142, 143, 161, 162, 163, соответственно первого, второго и третьего ПК, управляемые аттенюаторы (УА) 81, 82, 83, 131, 132, 133, соответственно первого, второго и третьего ПК, коммутаторы (КТ) 111, 112, 113, 151, 152, 153, соответственно первого, второго и третьего ПК, направленные ответвители (НО) 171, 172, 173, соответственно первого, второго и третьего ПК, логарифмические детекторы (ЛД) 181, 182, 183, соответственно первого, второго и третьего ПК, усилители сигнала (УС) 191, 192, 193, 201, 202, 203, 221, 222, 223, 241, 242, 243, соответственно первого, второго и третьего ПК, дифференциальные фильтры (ДФ) 211, 212, 213, соответственно первого, второго и третьего ПК, смесители частот сигналов (СЧС) 231, 232, 233, соответственно первого, второго и третьего ПК, квадратурные демодуляторы (КД) 261, 262, 263, соответственно первого, второго и третьего ПК, усилители промежуточной частоты (УПЧ) 281, 282, 283, соответственно первого, второго и третьего ПК, синтезатор СВЧ-сигналов (СС) 29, направленный ответвитель сигнала (НОС) 30, усилитель сигнала гетеродина (УСГ) 31, полосовой фильтр (ПФ) 32, делитель мощности (ДМ) 33, формирователь синхросигналов (ФСС) 34, детектор сигнала гетеродина (ДСГ) 35, компаратор (КП) 36 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 37.The multichannel receiver-converter of microwave signals of the UAV contains a control and monitoring unit (BUK) 1 with a microcontroller (MK, not shown in the diagram), the first receiving channel (PC, total) 2, the second PC (differential in azimuth) 3, and the third PC ( difference in angle) 4, band-pass filters (PPF) 5 1 , 5 2 , 5 3 , 7 1 , 7 2 , 7 3 , 10 1 , 10 2 , 10 3 , 25 1 , 25 2 , 25 3 27 1 , 27 2 , 27 3 , respectively, of the first, second and third PC, low noise amplifiers (LNA) 6 1 , 6 2 , 6 3 , 9 1 , 9 2 , 9 3 , 12 1 , 12 2 , 12 3 , 14 1 , 14 2 , 14 3 , 16 1 , 16 2 , 16 3 , respectively, of the first, second and third PC, controlled attenuators (U A) 8 1 , 8 2 , 8 3 , 13 1 , 13 2 , 13 3 , respectively, of the first, second and third PC, switches (CT) 11 1 , 11 2 , 11 3 , 15 1 , 15 2 , 15 3 , respectively the first, second and third PC, directional couplers (BUT) 17 1 , 17 2 , 17 3 , respectively, the first, second and third PC, logarithmic detectors (LD) 18 1 , 18 2 , 18 3 , respectively, of the first, second and third PC, signal amplifiers (US) 19 1 , 19 2 , 19 3 , 20 1 , 20 2 , 20 3 , 22 1 , 22 2 , 22 3 , 24 1 , 24 2 , 24 3 , respectively, of the first, second and third PC , differential filters (DF) 21 1 , 21 2 , 21 3 , respectively, of the first, second and third PC, mix whether the signal frequencies (CES) 23 1 , 23 2 , 23 3 , respectively, of the first, second and third PC, quadrature demodulators (CD) 26 1 , 26 2 , 26 3 , respectively of the first, second and third PC, intermediate frequency amplifiers (IF ) 28 1 , 28 2 , 28 3 , respectively, of the first, second and third PC, a microwave signal synthesizer (SS) 29, a directional signal coupler (NOS) 30, a local oscillator signal amplifier (USG) 31, a bandpass filter (PF) 32, power splitter (DM) 33, a clock shaper (FSS) 34, a local oscillator signal detector (DSG) 35, a comparator (KP) 36, and an analog-to-digital converter atel (ADC) 37.
В заявляемом устройстве используются три приемных канала (ПК): суммарный ПК 2, разностный по азимуту ПК 3 и разностный по углу ПК 4 идентичные по составу.The claimed device uses three receiving channels (PC):
Использования трех каналов обусловлено применением в антенной системе БПЛА соответственно трех каналов: суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу, что позволяет получить на одной антенне три диаграммы направленности одновременно, а следовательно, повысить точность определения цели.The use of three channels is due to the use of three channels in the UAV antenna system, respectively: total, difference in azimuth and difference in angle, which allows you to get three radiation patterns on the same antenna at the same time, and therefore increase the accuracy of determining the target.
В составе каждого ПК 2, 3 и 4 имеется блок шумовой автоматической регулировки усиления сигналов (БШАРУ, на схеме выделен штрихпунктирной линией, но не обозначен), состоящий из последовательно включенных первого (входного, по отношению к БШАРУ сигналов) коммутатора (КТ) 11, третьего малошумящего усилителя (МШУ) 12, второго управляемого аттенюатора (УА) 13, четвертого МШУ 14 и второго (выходного) КТ 15.Each
Все составные части заявляемого приемника -преобразователя сигналов установлены в металлическом корпусе** (** - на схемах не показан, здесь и далее) и находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи, внутренний электромонтаж осуществляется через разъемы** составных частей, а также монтажными жгутами** и перемычками**, т.е. технический результат обеспечивается совокупностью признаков всех элементов конструкции, при этом исключение одного из элементов конструкции исключает и возможность качественного функционирования СВЧ-тракта в соответствии с решаемыми задачами.All the components of the claimed receiver-signal converter are installed in a metal case ** ( ** - not shown in the diagrams, hereinafter) and are in constructive unity and functional relationship, the internal wiring is carried out through the connectors ** of the components, as well as mounting plaits ** and jumpers **, i.e. the technical result is ensured by a set of features of all structural elements, while the exclusion of one of the structural elements excludes the possibility of high-quality functioning of the microwave path in accordance with the tasks being solved.
Блок управления и контроля (БУК) 1, в конкретном случае может представлять собой программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) EPCS4SI8N фирмы «Altera» с памятью конфигурации, при этом интерфейс с остальными устройствами БПЛА может осуществляться микроконтроллером (МК, на схеме не обозначен) фирмы «SiliconLab» в составе БУК 1. Описание ПЛИС EPCS4SI8N приведено на сайте https://www.altera.com.The control and monitoring unit (BUK) 1, in a particular case, can be an Altera EPCS4SI8N programmable logic integrated circuit (FPGA) with configuration memory, while the interface with other UAV devices can be implemented by a microcontroller (MK, not shown in the diagram) of the company SiliconLab as part of the
БУК 1 предназначен для выдачи посредством МК сигналов управления (СУ) для регулировки работы УА 8 и 13, для переключения КТ 11 и 15, для загрузки синтезатора СВЧ-сигналов (СС) 29, для формирования бланкирующих сигналов в УПРП ВЧ БПЛА, для согласования работы УФС ВЧ БПЛА (корректировки, при необходимости, сигнала гетеродина), а также для приема через АЦП 37 контрольных оцифрованных сигналов обратной связи (СОС) от УС 19 и 20 и для приема СОС от КП о наличии и уровне сигнала гетеродина.
Функции БУК 1 и назначение его входов, входа-выхода и выходов:The functions of the
- первый, второй и третий входы используют для получения сигналов от первых усилителей сигнала (УС) 191 192, 193 через вторые выходы первого, второго и третьего приемных каналов (ПК) 2, 3 и 4, первый, второй и третий входы и первый, второй и третий выходы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 37 при контроле уровня выходных сигналов от каждого ПК 2, 3 и 4;- the first, second and third inputs are used to receive signals from the first signal amplifiers (CS) 19 1 19 2 , 19 3 through the second outputs of the first, second and third receiving channels (PC) 2, 3 and 4, the first, second and third inputs and the first, second and third outputs of the analog-to-digital converter (ADC) 37 when controlling the level of output signals from each
- четвертый, пятый и шестой входы используют для получения сигналов от вторых УС 201, 202, 203 через первые выходы первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, четвертый, пятый и шестой входы и четвертый, пятый и шестой выходы АЦП 37 при контроле уровня огибающих СВЧ-сигнала (ОГС) от УПРП ВЧ БПЛА;- the fourth, fifth and sixth inputs are used to receive signals from the
- седьмой вход используют для получения информации от компаратора (КП) 36 при определении наличия сигнала гетеродина (СГ) УФС ВЧ БПЛА необходимого уровня, путем сравнения уровня сигнала полученного КП 36, с уровнем, установленного в КП 36 эталонного сигнала посредством МК в составе БУК 1;- the seventh input is used to obtain information from the comparator (KP) 36 when determining the presence of a local oscillator (SG) signal UFS RF UAV of the required level, by comparing the signal level of the received
- вход-выход используют для согласования работы (корректировки уровня СГ) УФС ВЧ БПЛА с заявляемым устройством;- the input-output is used to coordinate the work (adjusting the SG level) UFS RF UAV with the claimed device;
- первый выход используют для загрузки синтезатора СВЧ-сигналов (СС) 29 через его второй вход с целью формирования совместно с сигналами от формирователя синхросигналов (ФСС) 34 когерентных независимых сигналов опорной частоты, установки начальной фазы и смещения по частоте для компенсации эффекта Доплера при движении (полете) БПЛА для смесителей частот сигналов (СЧС) 231, 232, 233 каждого ПК 2, 3 и 4;- the first output is used to load the microwave signal synthesizer (SS) 29 through its second input with the aim of generating, together with the signals from the clock generator (FSS) 34 coherent independent reference frequency signals, setting the initial phase and frequency offset to compensate for the Doppler effect during movement (flight) UAVs for signal frequency mixers (SES) 23 1 , 23 2 , 23 3 of each
- второй, третий и четвертый выходы используют для регулировки работы первых управляемых аттенюаторов (УА) 81, 82, 83 через их вторые входы и шестые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4 таким образом, чтобы уровень был наибольшим, но не был избыточным, т.е. в перегрузке;- the second, third and fourth outputs are used to adjust the operation of the first controlled attenuators (UA) 8 1 , 8 2 , 8 3 through their second inputs and sixth inputs, respectively, of the first, second and
- пятый, шестой и седьмой выходы используют для переключения первых коммутаторов (КТ) 111, 112, 113 через их вторые входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, при включении или выключении блока шумовой автоматической регулировки усиления (БШАРУ) в виде последовательно соединенных первых КТ, третьих малошумящих усилителей (МШУ), вторых УА, четвертых МШУ и вторых КТ каждого ПК 2, 3 и 4, включение БШАРУ производят в том случае если первые УА 8 полностью открыты, а уровня сигнала не достаточно для нормального функционирования заявляемого устройства;- the fifth, sixth and seventh outputs are used to switch the first switches (CT) 11 1 , 11 2 , 11 3 through their second inputs and fifth inputs, respectively, of the first, second and
- восьмой, девятый и десятый выходы используют для регулировки работы вторых УА 131, 132, 133 через их вторые входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, таким образом, чтобы уровень был наибольшим, но не был в перегрузке;- the eighth, ninth and tenth outputs are used to adjust the operation of the
- одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый выходы используют для переключения вторых КТ 151, 152, 153 (включения или выключения БШАРУ) через их третьи входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4;- the eleventh, twelfth and thirteenth outputs are used to switch the
- четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый выходы используют для передачи сигналов УПРП ВЧ БПЛА с целью формирования бланкирующих (блокирующих) сигналов, предохраняющих УПРП от выхода из строя в момент передачи сигналов из БПЛА.- the fourteenth, fifteenth and sixteenth outputs are used for transmitting UPRP signals of the high-frequency UAV with the aim of generating blanking (blocking) signals that protect the UPRP from failure at the moment of signal transmission from the UAV.
Алгоритм работы БУК 1:The algorithm of the BEECH 1:
- на первый, второй и третий входы поступают сигналы от первых УС 191, 192, 193 через вторые выходы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, первый, второй и третий входы и первый, второй и третий выходы АЦП 37 (для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код, поскольку УС являются аналоговыми элементами, а БУ 1 - цифровым), для осуществления контроля уровня выходных сигналов от каждого ПК 2, 3 и 4 посредством МК в составе БУК 1;- the first, second and third inputs receive signals from the
- на четвертый, пятый и шестой входы поступают сигналы от вторых УС 201, 202, 203 через первые выходы соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, четвертый, пятый и шестой входы и четвертый, пятый и шестой выходы АЦП 37, для осуществления контроля уровня огибающих СВЧ-сигнала (ОГС) от УПРП ВЧ БПЛА посредством МК в составе БУК 1;- the fourth, fifth and sixth inputs receive signals from the
- на седьмой вход поступает сигнал от КП 36 при определении наличия сигнала гетеродина (СГ) УФС ВЧ БПЛА необходимого уровня, путем сравнения уровня СГ, полученного КП 36, с уровнем, установленного в КП 36 эталонного СГ;- the seventh input receives a signal from
- на вход-выход поступают сигналы от УФС ВЧ БПЛА и после соответствующей обработки посредством МК в составе БУК 1 - обратно в УФС ВЧ БПЛА для согласования его работы (корректировки, при необходимости, уровня СГ) с заявляемым устройством;- the input and output receive signals from the UFS of the RF UAV and, after appropriate processing by MK as part of the
- с первого выхода осуществляют загрузку синтезатора СВЧ-сигналов (СС) 29 через его второй вход с целью формирования совместно с сигналами формирователя синхросигналов (ФСС) 34 когерентных независимых сигналов опорной частоты, установки начальной фазы и смещения по частоте для компенсации эффекта Доплера при движении (полете) БПЛА для смесителей частот сигналов (СЧС) 231, 232, 233 каждого ПК 2, 3 и 4;- from the first output, the microwave signal synthesizer (SS) 29 is loaded through its second input with the aim of generating together with the signals of the clock generator (FSS) 34 coherent independent reference frequency signals, setting the initial phase and frequency offset to compensate for the Doppler effect during movement ( flight) UAVs for signal frequency mixers (SES) 23 1 , 23 2 , 23 3 of each
- со второго, третьего и четвертого выходов осуществляют регулировку работы первых управляемых аттенюаторов (УА) 81, 82, 83 через их вторые входы и шестые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, таким образом, чтобы уровень был наибольшим, но не был избыточным, т.е. в перегрузке, контроль уровня сигнала производят через УС 191, 192, 193 МК в составе БУК 1;- from the second, third and fourth outputs, the operation of the first controlled attenuators (UA) 8 1 , 8 2 , 8 3 is adjusted through their second inputs and sixth inputs, respectively, of the first, second and
- с пятого, шестого и седьмого выходов осуществляют переключения первых КТ 111, 112, 113 через их вторые входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, при включении или выключении БШАРУ каждого ПК 2, 3 и 4, включение БШАРУ производят в том случае если первые УА 8 полностью открыты, а уровня сигнала не достаточно для нормального функционирования заявляемого устройства, контроль уровня сигнала производят через УС 191, 192, 193 МК в составе БУК 1;- from the fifth, sixth and seventh outputs switch the
- с восьмого, девятого и десятого выходов осуществляют регулировку работы вторых УА 131, 132, 133 через их вторые входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, при включении БШАРУ каждого ПК 2, 3 и 4, таким образом, чтобы уровень был наибольшим, но не был в перегрузке, контроль уровня сигнала производят через УС 191, 192, 193 МК в составе БУК 1;- from the eighth, ninth and tenth outputs, the operation of the
- с одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого выходов осуществляют переключения вторых КТ 151, 152, 153 через их третьи входы и пятые входы, соответственно первого, второго и третьего ПК 2, 3 и 4, при включении или выключении БШАРУ каждого ПК 2, 3 и 4;- from the eleventh, twelfth and thirteenth outputs switch the
- с четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого выходов осуществляют передачу сигналов УПРП ВЧ БПЛА с целью формирования бланкирующих (блокирующих) сигналов, предохраняющих УПРП от выхода из строя в момент передачи сигналов из БПЛА.- from the fourteenth, fifteenth and sixteenth outputs carry out the transmission of UPRP RF UAV signals with the aim of forming blanking (blocking) signals that protect the UPRP from failure at the moment of signal transmission from the UAV.
При этом интерфейс с УПРП и УФС ВЧ БПЛА осуществляется посредством МК в составе БУК 1.At the same time, the interface with UPRP and UFS of the high-frequency UAV is carried out by means of MK as a part of
Приемные каналы (ПК) - суммарный ПК 2, разностный по азимуту ПК 3 и разностный по углу ПК 4 являются идентичными по составу и предназначены для приема и обработки соответствующих сигналов от антенного устройства БПЛА и передачи обработанных сигналов через АЦП 37 БУК 1, а также передачи сигнала IQ ВЧ БПЛА.Receiving channels (PC) -
Полосно-пропускающие фильтры (ППФ) 5, 7, 10, 25, 27, дифференциальный фильтр (ДФ) 21 и полосовой фильтр (ПФ) 32 предназначены для фильтрации сигналов от боковых составляющих после смешивания сигналов и подавления возбуждения после усиления.Bandpass filters (PPF) 5, 7, 10, 25, 27, differential filter (DF) 21 and bandpass filter (PF) 32 are designed to filter the signals from the side components after mixing the signals and suppressing excitation after amplification.
Малошумящие усилители (МШУ) 6, 9, 12, 14, 16, усилители сигналов (УС) 19, 20, 22, 24, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 28 и усилитель сигнала гетеродина (УСГ) 31 предназначены для ступенчатого усиления сигналов до необходимого уровня, а именно для обеспечения необходимой чувствительности приемного СВЧ-тракта.Low-noise amplifiers (LNA) 6, 9, 12, 14, 16, signal amplifiers (US) 19, 20, 22, 24, an intermediate frequency amplifier (UPCH) 28, and a local oscillator signal amplifier (USG) 31 are designed for stepwise amplification of signals to the required level, namely to ensure the necessary sensitivity of the receiving microwave path.
Управляемые аттенюаторы (УА) 8 и 13 предназначены для регулировки чувствительности приемного СВЧ-тракта, а также для обеспечения необходимого динамического диапазона.Guided attenuators (UA) 8 and 13 are designed to adjust the sensitivity of the receiving microwave path, as well as to provide the necessary dynamic range.
Коммутаторы (КТ) 11 и 15 предназначены для включения и выключения блока шумовой автоматической регулировки усиления (БШАРУ, на схеме выделен штрихпунктирной линией, но не обозначен) сигналов.Switches (CT) 11 and 15 are designed to turn on and off the block noise automatic gain control (BSHARU, the diagram is indicated by a dash-dot line, but not indicated) signals.
Направленный ответвитель (НО) 17 и направленный ответвите ль сигнала (НОС) 30 предназначены для разделения мощности сигнала и направления частей мощности по различным направлениям.The directional coupler (HO) 17 and the directional branch of the signal (NOS) 30 are designed to separate the signal power and the direction of the power parts in different directions.
Логарифмический детектор (ЛД) 18 предназначен для обеспечения работы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 37 путем преобразования сигнала сверхвысокой частоты в сигнал низкой частоты.Logarithmic detector (LD) 18 is designed to ensure the operation of the analog-to-digital Converter (ADC) 37 by converting a microwave signal to a low frequency signal.
Смеситель частот сигналов (СЧС) 23 предназначен для формирования сигнала для квадратурного демодулятора (КД) 26, а именно для смешивания фазированного сигнала 100 Мгц от синтезатора сигналов (СС) 29 с сигналом гетеродина (СГ) от УФС ВЧ БПЛА.The signal frequency mixer (SCH) 23 is designed to generate a signal for a quadrature demodulator (KD) 26, namely, to mix a phased 100 MHz signal from a signal synthesizer (SS) 29 with a local oscillator (SG) signal from a UFS RF UAV.
Квадратурный демодулятор (КД) 26 предназначен для переноса сигнала с промежуточной на нулевую частоту, а также для формирования сигнала IQ, с последующим оцифровыванием и сжатием в ВЧ БПЛА.The quadrature demodulator (CD) 26 is designed to transfer the signal from the intermediate to the zero frequency, as well as to generate the IQ signal, followed by digitization and compression in the RF UAV.
Синтезатор СВЧ-сигналов (СС) 29 предназначен для формирования из сигнала гетеродина (СГ) когерентных независимых сигналов опорной частоты 100 МГц для каждого приемного канала (ПК) 2, 3 и 4 с возможностью установки начальной фазы и смещения по частоте для компенсации эффекта Доплера.A microwave signal synthesizer (SS) 29 is designed to generate coherent independent 100 MHz reference signals from a local oscillator (SG) signal for each receiving channel (PC) 2, 3, and 4 with the ability to set the initial phase and frequency offset to compensate for the Doppler effect.
Делитель мощности (ДМ) 33 предназначен для разделения входного СГ и передачи частей сигнала СЧС 23 каждого ПК 2, 3 и 4, а также ФСС 34.The power divider (DM) 33 is designed to separate the input SG and transmit signal parts of the frequency response 23 of each
Формирователь синхросигналов (ФСС) 34 предназначен для деления сигнала от ДМ 33 на четыре и формирования сигналов для СС 29.The clock generator (FSS) 34 is designed to divide the signal from
Детектор сигнала гетеродина (ДСГ) 35 предназначен для обеспечения работы компаратора (КП) 36 путем преобразования сигнала гетеродина сверхвысокой частоты в сигнал низкой частоты.The local oscillator signal detector (DSG) 35 is designed to ensure the operation of the comparator (KP) 36 by converting a microwave signal to a low frequency signal.
Компаратор (КП) 36 предназначен для диагностики наличия и необходимого уровня сигнала гетеродина (СГ).Comparator (KP) 36 is designed to diagnose the presence and required signal level of a local oscillator (SG).
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 37 предназначен для преобразования аналоговых сигналов от первого и второго УС 19 и 20 в цифровой код для обеспечения работы БУК 1, поскольку выпускаемые промышленностью упомянутые УС 19 и 20 являются аналоговым элементами, а БУК 1 - цифровым.The analog-to-digital converter (ADC) 37 is designed to convert analog signals from the first and
Заявляемый многоканальный приемник-преобразователь СВЧ-сигналов БПЛА работает следующим образом.The inventive multi-channel receiver-converter of microwave signals of a UAV operates as follows.
Сигналы промежуточной частоты (СПЧ) от УПРП ВЧ БПЛА поступают на первые входы каждого ПК 2, 3 и 4 и, соответственно, на входы первых ППФ 5 (-3 дБ) и далее с выходов первых ППФ 5 - на входы первых МШУ 6 (+15 дБ), с выходов первых МШУ 6 - на входы вторых ППФ 7 (-3 дБ), с выходов вторых ППФ 7 - на первые входы первых УА 8 (от -0,5 до -15,5 дБ), с выходов первых УА 8 - на входы вторых МШУ 9 (+30 дБ), с выходов вторых МШУ 9 - на входы третьих ППФ 10 (-3 дБ), с выходов третьих ППФ 10 - на БШАРУ сигналов (на схеме выделен штрихпунктирной линией, но не обозначен), а именно на первые входы первых КТ 11, со вторых выходов которых СПЧ поступают на входы третьих МШУ 12 (+15 дБ), с выходов третьих МШУ 12 - на первые входы вторых УА 13 (от -0,5 до -15,5 дБ), с выходов вторых УА 13 - на входы четвертых МШУ 14 (+30 дБ), а с выходов четвертых МШУ 14 - на первые входы вторых КТ 15 (-1,2 / -40 дБ), одновременно с первых выходов первых КТ 11 сигналы синхронизации работы поступают на вторые входы вторых КТ 15, такая схема позволяет включать второй УА 13 с третьим и четвертым МШУ 12 и 14, обеспечивая усиление до 42 дБ или, при необходимости, обойти БШАРУ сигналов, с выходов вторых КТ 15 СПЧ поступают на входы пятых МШУ 16 (+15 дБ) и далее с выходов пятых МШУ 16 - на входы НО 17 (-0,5 дБ), с первых выходов НО 17 - на вторые входы RF (от англ. radio frequency - радиочастота) КД 26, со вторых выходов НО 17 СПЧ поступают на входы ЛД 18, с выходов ЛД 18 - на входы первых УС 19, а с выходов УС 19 через вторые выходы каждого ПК 2, 3 и 4 сигналы обратной связи (СОС) соответственно - на первый, второй и третий входы АЦП 37, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровой код для обеспечения работы БУК 1 и МК в его составе, и далее с первого, второго и третьего выходов АЦП 37, соответственно на первый, второй и третий входы БУК 1, огибающие СВЧ-сигналы (ОГС), от УПРП ВЧ БПЛА поступают на вторые входы каждого ПК 2, 3 и 4 и, соответственно, на входы вторых УС 20, с выходов УС 20 через первые выходы каждого ПК 2, 3 и 4 СОС поступают соответственно на четвертый, пятый и шестой входы АЦП 37, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровой код для обеспечения работы БУК 1 и МК в его составе, и далее с четвертого, пятого и шестого выходов АЦП 37 соответственно на четвертый, пятый и шестой входы БУК 1, при этом МК БУК 1 контролирует уровень сигналов от первого и второго УС 19 и 20, а затем при необходимости через второй, третий и четвертый выходы БУК 1 и шестые входы каждого ПК 2, 3 и 4 регулирует работу первого УА 8 таким образом, чтобы уровень был достаточным, но не был избыточным, т.е. в перегрузке, причем если первый УА 8 полностью открыт, а уровня сигнала не достаточно, то посредством первого и второго КТ 11 и 15 включает БШАРУ и регулируют работу второго УА 13 таким образом, чтобы уровень был наибольшим, но не был в перегрузке, сигнал гетеродина (СГ) от устройства формирования сигнала (УФС) ВЧ БПЛА поступает на вход НОС 30 (-1 дБ), со второго выхода которого СГ поступает на вход ДСГ 35, с выхода ДСГ 35 - на вход КП 36, где происходит сравнение уровня полученного СГ с уровнем эталонного СГ, установленного в КП 36, с выхода КП 36 сигнал поступает на седьмой вход БУК 1, при несоответствии уровней, что может привести к некорректной работе заявляемого устройства и недостоверности выдаваемых данных, МК БУК 1 через вход-выход передает управляющий сигнал в УФС ВЧ БПЛА для согласования работы (корректировки уровня СГ), а при соответствии - осуществляет дальнейшую работу с СГ, с первого выхода НОС 30 СГ поступает на вход УСГ 31 (+15 дБ), и далее с выхода УСГ 31 - на вход ПФ 32 (-3 дБ), с выхода ПФ 32 - на вход ДМ 33 (-7 дБ), с первого, второго и третьего выходов которого части мощности СГ через четвертые входы каждого ПК 2, 3 и 4 поступают соответственно на вторые входы СЧС 23, а с четвертого выхода ДМ 33 часть мощности сигнала поступает на вход ФСС 34, а с выхода ФСС 34 - на первый вход СС 29, одновременно сигналы управления с первого выхода БУК 1 поступают на второй вход СС 29, где совместно с сигналами от ФСС 34 формируют когерентные независимые сигналы опорной частоты каждого ПК 2, 3 и 4 и устанавливают для каждого сигнала начальную фазу, а также смещение от центральной частоты 100 МГц в большую сторону для компенсации смещения несущей входного сигнала по частоте из-за эффекта Доплера при движении БПЛА, необходимость установки начальной фазы обуславливается изменением фазы прохождения сигнала из-за изменения температуры, напряжения питания, изменения параметров УА 8 и 13 и дрейфа усиления МШУ 6, 9, 12, 14 и 16, с первого, второго и третьего выходов СС 29 независимые друг от друга сигналы (100 МГц) через третьи входы каждого ПК 2, 3 и 4 поступают соответственно на входы ДФ 21, с выходов которых - на входы третьих УС 22 и далее с выходов УС 22 - на первые входы СЧС 23, где происходит смешивание частот фазированных сигналов 100 МГц от СС 29 с частотами СГ, далее с выходов СЧС 23 сигналы со смешанными частотами (СГ -100 МГц и СГ +100 МГц) поступают на входы четвертых УС 24, с выходов которых - на входы четвертых ППФ 25 (-3 дБ), а с выходов четвертых ППФ 25 - на первые входы КД 26 в качестве опорных сигналов LO (от англ. local oscillator - гетеродин), в которых осуществляется перенос на нулевую частоту (ПЧ - СГ + 100 МГц), на выходах КД 26 формируются синфазные составляющие (I) и квадратурные составляющие (Q) сигналов, которые поступают на входы пятых ППФ 27 (-3 дБ) и далее с выходов пятых ППФ 27 через УПЧ 28 (+1 дБ) и соответственно третий и четвертый выходы каждого ПК 2, 3 и 4 - к ВЧ БПЛА для последующей обработки (оцифровывания и сжатия), со второго, третьего и четвертого выходов БУК 1 через шестые входы каждого ПК 2, 3 и 4 СУ поступают на вторые входы первых УА 8, с пятого, шестого и седьмого выходов БУК 1 через пятые входы каждого ПК 2, 3 и 4 - на вторые входы первых КТ 11, с восьмого, девятого и десятого выходов БУК 1 через пятые входы каждого ПК 2, 3 и 4 - на вторые входы вторых УА 13, с одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого выходов БУК 1 через пятые входы каждого ПК 2, 3 и 4 - на третьи входы вторых КТ 15, а с четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого выходов БУК 1 - в УПРП ВЧ БПЛА, кроме того, с входа-выхода БУК 1 осуществляют согласование работы (уровня сигнала гетеродина) УФС ВЧ БПЛА.The intermediate frequency signals (HFC) from the UPRP RF HF UAV are fed to the first inputs of each PC 2, 3 and 4 and, accordingly, to the inputs of the first PPF 5 (-3 dB) and then from the outputs of the first PPF 5 to the inputs of the first LNA 6 (+ 15 dB), from the outputs of the first LNA 6 - to the inputs of the second PPF 7 (-3 dB), from the outputs of the second PPF 7 - to the first inputs of the first UA 8 (from -0.5 to -15.5 dB), from the outputs of the first UA 8 - to the inputs of the second LNA 9 (+30 dB), from the outputs of the second LNA 9 - to the inputs of the third PPF 10 (-3 dB), from the outputs of the third LNA 10 - to the BSAR of the signals (indicated by a dash-dot line in the diagram, but not indicated ), namely, at the first inputs of the first T 11, from the second outputs of which the HRC goes to the inputs of the third LNA 12 (+15 dB), from the outputs of the third LNA 12 - to the first inputs of the second UA 13 (from -0.5 to -15.5 dB), from the outputs of the second UA 13 - to the inputs of the fourth LNA 14 (+30 dB), and from the outputs of the fourth LNA 14 - to the first inputs of the second CT 15 (-1.2 / -40 dB), simultaneously from the first outputs of the first CT 11 the synchronization signals go to the second the inputs of the second CT 15, this circuit allows you to turn on the second UA 13 with the third and fourth LNA 12 and 14, providing amplification of up to 42 dB or, if necessary, bypass the BSHAR signals from the outputs of the second CT 15 HRC enter the inputs of the fifth LNA 16 (+15 dB) and then from the outputs of the fifth LNA 16 to the inputs of HO 17 (-0.5 dB), from the first outputs of HO 17 to the second RF inputs (from English radio frequency) KD 26, from the second outputs of HO 17, the FH is supplied to the inputs of the LD 18, from the outputs of the LD 18 to the inputs of the first US 19, and from the outputs of the US 19 through the second outputs of each PC 2, 3 and 4 feedback signals ( SOS), respectively - to the first, second and third inputs of the ADC 37, where the analog signals are converted to a digital code to ensure the operation of the BUK 1 and MK in its composition, and then from the first, second and third outputs of the ADC 37, respectively, to the first, second and the third inputs of the BUK 1, the envelope of the microwave signals (OGS), from URP RF UAV arrive at the second inputs of each PCs 2, 3, and 4, and, respectively, to the inputs of the second DC 20, from the outputs of the DC 20 through the first outputs of each PC 2, 3, and 4, the SOS is supplied to the fourth, fifth, and sixth inputs of the ADC 37, respectively, where the conversion of analog signals to digital the code for ensuring the operation of BUK 1 and MK in its composition, and then from the fourth, fifth and sixth outputs of the ADC 37 to the fourth, fifth and sixth inputs of BUK 1, respectively, while the MK BUK 1 controls the level of signals from the first and second CSS 19 and 20 and then, if necessary, through the second, third and fourth outputs of BUK 1 and poles each PC inputs 2, 3 and 4 regulates the operation of the first UA 8 so that the level is sufficient, but was not excessive, i.e. in overload, and if the first UA 8 is completely open, and the signal level is not enough, then by means of the first and second CT 11 and 15 it turns on the BSHAR and the operation of the second UA 13 is regulated so that the level is the highest, but not in the overload, the local oscillator signal (SG) from the signal conditioning device (UFS) of the HF UAV is fed to the input of the nose 30 (-1 dB), from the second output of which the SG goes to the input of the DSG 35, from the output of the DSG 35 to the input of the KP 36, where the level of the received SG is compared with the level of the reference SG installed in KP 36, from the output of KP 36 a signal to the post falls on the seventh input of BUK 1, if the levels do not match, which can lead to incorrect operation of the inventive device and inaccuracy of the issued data, MK BUK 1 passes an input-output control signal to the UFS of the RF UAV to coordinate operation (adjusting the SG level), and if - carries out further work with the SG, from the first output of the nose 30 the SG goes to the input of the USG 31 (+15 dB), and then from the output of the USG 31 - to the input of the PF 32 (-3 dB), from the output of the PF 32 - to the input of the DM 33 (-7 dB), from the first, second and third outputs of which part of the SG power through the fourth inputs Each PC 2, 3, and 4 respectively receives the second inputs of the frequency response system 23, and from the fourth output of the DM 33, part of the signal power goes to the input of the FSS 34, and from the output of the FSS 34 to the first input of the SS 29, at the same time control signals from the first output of the BUK 1 enter the second input of the SS 29, where, together with the signals from the FSS 34, coherent independent signals of the reference frequency of each PC 2, 3, and 4 are formed and the initial phase, as well as the offset from the center frequency of 100 MHz upwards, are set for each offset input signal carrier per hour frequency due to the Doppler effect during UAV movement, the need to set the initial phase is caused by a change in the signal passage phase due to changes in temperature, supply voltage, changes in UA 8 and 13 parameters and gain drift of LNA 6, 9, 12, 14 and 16, from the first , of the second and third outputs of SS 29, signals independent of each other (100 MHz) through the third inputs of each PC 2, 3, and 4 are respectively supplied to the inputs of the DF 21, from the outputs of which - to the inputs of the third DC 22 and then from the outputs of DC 22 - the first inputs of the SCH 23, where the mixing of the frequencies of phased s 100 MHz from SS 29 with SG frequencies, then from the SCH 23 outputs signals with mixed frequencies (SG-100 MHz and SG +100 MHz) are fed to the inputs of the fourth DC 24, the outputs of which are to the inputs of the fourth PPF 25 (-3 dB ), and from the outputs of the fourth PPF 25 - to the first inputs of the CD 26 as reference LO signals (from the English. local oscillator - local oscillator), in which transfer to the zero frequency (IF - SG + 100 MHz) is carried out, in-phase components (I) and quadrature components (Q) of the signals that are fed to the inputs of the fifth PPF 27 (-3 dB) and further from the outputs of the fifth PPF 27 through UPCH 28 (+1 dB) and, accordingly, the third and fourth outputs of each PC 2, 3 and 4 - to the high-frequency UAV for subsequent processing (digitization and compression), from the second, third and fourth outputs BUK 1 through the sixth inputs of each PC 2, 3 and 4 SU go to the second inputs of the first UA 8, from the fifth, sixth and seventh of the outputs of BUK 1 through the fifth inputs of each PC 2, 3 and 4 - to the second inputs of the first CT 11, from the eighth, ninth and tenth outputs of BUK 1 through the fifth inputs of each PC 2, 3 and 4 - to the second inputs of the second UA 13, s the eleventh, twelfth and thirteenth outputs of the BUK 1 through the fifth inputs of each PC 2, 3 and 4 to the third inputs of the second CT 15, and from the fourteenth, fifteenth and sixteenth outputs of the BUK 1 to the UPRP of the RF UAV, in addition, from the input-output of the BUK 1 carry out the coordination of work (the level of the local oscillator signal) UFS RF UAV.
Технические данные при реализации заявляемого многоканального приемника-преобразователя СВЧ-сигналов БПЛА:Technical data during the implementation of the inventive multi-channel receiver-converter of microwave signals UAV:
- напряжение питания 6 В;- supply voltage 6 V;
- потребляемый ток не более 3 А;- current consumption no more than 3 A;
- максимальный входной уровень сигналов ПЧ - 36 дБм;- the maximum input level of the IF signals is 36 dBm;
- коэффициент усиления 51 дБ;- gain of 51 dB;
- максимальный коэффициент усиления БШАРУ 42 дБ;- maximum gain BSHARU 42 dB;
- полоса пропускания ПЧ 75 МГц;- IF passband 75 MHz;
- уровень сигнала гетеродина СГ 10 дБм;- signal level of the
- регулировка усиления на ПЧ - 15 дБ;- gain control on the inverter - 15 dB;
- частота сигнала гетеродина СГ 1,6 ГГц;- signal frequency of the local oscillator SG 1.6 GHz;
- частота ПЧ 1,7 ГГц.- IF frequency 1.7 GHz.
Технический результат заключается в повышении дальности обнаружения целей, разрешающей способности и чувствительности.The technical result consists in increasing the detection range of targets, resolution and sensitivity.
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно снабжением БУК микроконтроллером, контрольными входами и входом-выходом сигналов обратной связи, введением синтезатора СВЧ-сигналов, направленного ответвителя сигнала, усилителя сигнала гетеродина, полосового фильтра, формирователя синхросигналов, детектора сигнала гетеродина, компаратора и аналого-цифрового преобразователя, а также дополнительным снабжением каждого приемного канала вторым, третьим, четвертым и пятым малошумящими усилителями, вторым управляемым аттенюатором, направленным ответвителем, логарифмическим детектором, дифференциальным фильтром, четвертым и пятым полосно-пропускающими фильтрами, квадратурным демодулятором и вторым коммутатором.The specified technical result is achieved by a combination of distinctive features, namely, supplying a BUK with a microcontroller, control inputs and input-output of feedback signals, the introduction of a microwave signal synthesizer, a directional signal coupler, a local oscillator signal amplifier, a bandpass filter, a clock driver, a local oscillator signal detector, a comparator and analog-to-digital converter, as well as additional supply of each receiving channel with a second, third, fourth and fifth low-noise amplification s, the second controlled attenuator, a directional coupler, a logarithmic detector, a differential filter, the fourth and fifth band-pass filter, a quadrature demodulator and the second switch.
Представленные описание и функциональные схемы заявляемого устройства позволяют, применяя известные в приборостроении материалы, технологии и покупные радиоэлектронные изделия изготовить его промышленным способом и использовать в системах связи и навигации бортовых радиолокационных станций беспилотных летательных аппаратов.The presented description and functional diagrams of the claimed device allow, using materials, technologies and purchased electronic products known in instrument engineering, to manufacture it industrially and use it in communication and navigation systems of onboard radar stations of unmanned aerial vehicles.
На схемах приняты следующие обозначения:The following notation is used in the diagrams:
1 - блок управления и контроля (БУК) с микроконтроллером (МК),1 - control and monitoring unit (BUK) with a microcontroller (MK),
2 - первый приемный канал (ПК, суммарный),2 - the first receiving channel (PC, total),
3 - второй ПК (разностный по азимуту),3 - the second PC (differential in azimuth),
4 - третий ПК (разностный по углу),4 - the third PC (differential in angle),
51 - первый полосно-пропускающий фильтр (ППФ) первого ПК,5 1 - the first bandpass filter (PPF) of the first PC,
61 - первый малошумящий усилитель (МШУ) первого ПК,6 1 - the first low-noise amplifier (LNA) of the first PC,
71 - второй ППФ первого ПК,7 1 - the second PPF of the first PC,
81 - первый управляемый аттенюатор (УА),8 1 - the first controlled attenuator (UA),
91 - второй МШУ первого ПК,9 1 - the second LNA of the first PC,
101 - третий ППФ первого ПК,10 1 - the third PPF of the first PC,
111 - первый коммутатор (КТ),11 1 - the first switch (CT),
121 - третий МШУ первого ПК,12 1 - the third LNA of the first PC,
131 - второй управляемый аттенюатор (УА),13 1 - the second controlled attenuator (UA),
141 - четвертый МШУ первого ПК,14 1 - the fourth LNA of the first PC,
151 - второй коммутатор (KT),15 1 - the second switch (KT),
161 - пятый МШУ первого ПК,16 1 - fifth LNA of the first PC,
171 - направленный ответвитель (НО) первого ПК,17 1 - directional coupler (BUT) of the first PC,
181 - логарифмический детектор (ЛД) первого ПК,18 1 - logarithmic detector (LD) of the first PC,
191 - первый усилитель сигнала (УС) первого ПК,19 1 - the first signal amplifier (US) of the first PC,
201 - второй УС первого ПК,20 1 - the second CSS of the first PC,
211 - дифференциальный фильтр (ДФ),21 1 - differential filter (DF),
221 - третий УС первого ПК,22 1 - the third CSS of the first PC,
231 - смеситель частот сигналов (СЧС) первого ПК,23 1 - signal frequency mixer (SCH) of the first PC,
241 - четвертый УС первого ПК,24 1 - the fourth CSS of the first PC,
251 - четвертый ППФ первого ПК,25 1 - the fourth PPF of the first PC,
261 - квадратурный демодулятор (КД) первого ПК,26 1 - quadrature demodulator (CD) of the first PC,
271 - пятый ППФ первого ПК,27 1 - fifth PPF of the first PC,
281 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ) первого ПК,28 1 - intermediate frequency amplifier (IFA) of the first PC,
29 - синтезатор СВЧ-сигналов (СС),29 - a synthesizer of microwave signals (SS),
30 - направленный ответвитель сигнала (НОС),30 - directional signal coupler (NOS),
31 - усилитель сигнала гетеродина (УСГ),31 - signal amplifier local oscillator (USG),
32 - полосовой фильтр (ПФ),32 - band-pass filter (PF),
33 - делитель мощности (ДМ),33 - power divider (DM),
34 - формирователь синхросигналов (ФСС),34 - shaper clock (FSS),
35 - детектор сигнала гетеродина (ДСГ),35 - local oscillator signal detector (DSG),
36 - компаратор (КП),36 - comparator (KP),
37 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП).37 - analog-to-digital Converter (ADC).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140037U RU167899U1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140037U RU167899U1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU167899U1 true RU167899U1 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=58451415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016140037U RU167899U1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU167899U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110098880A (en) * | 2019-04-25 | 2019-08-06 | 浙江大学 | A kind of unmanned plane RF signal power multi-channel parallel detection device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452089C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-05-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (ОАО "ГРПЗ") | Multichannel microwave receiver with double frequency conversion |
| US8203477B2 (en) * | 2009-04-20 | 2012-06-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Analog-to-digital conversion and implementations thereof |
| RU2477551C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method |
| RU2496232C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-10-20 | Федеральное бюджетное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Transceiver for radio relay link |
-
2016
- 2016-10-11 RU RU2016140037U patent/RU167899U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8203477B2 (en) * | 2009-04-20 | 2012-06-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Analog-to-digital conversion and implementations thereof |
| RU2452089C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-05-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (ОАО "ГРПЗ") | Multichannel microwave receiver with double frequency conversion |
| RU2477551C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method |
| RU2496232C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-10-20 | Федеральное бюджетное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Transceiver for radio relay link |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110098880A (en) * | 2019-04-25 | 2019-08-06 | 浙江大学 | A kind of unmanned plane RF signal power multi-channel parallel detection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190056478A1 (en) | Frequency Domain MIMO For FMCW Radar | |
| US7274326B2 (en) | System for digital multi-bandwidth intermediate frequency processing and tracking | |
| RU2451373C1 (en) | Active phased array | |
| US10101461B2 (en) | Radio frequency circuit structure for implementing function of converting GNSS satellite signal into baseband signal | |
| US20170257137A1 (en) | Active phased array transmitter, active phased array receiver, and active phased array transceiver | |
| Mghabghab et al. | Wireless frequency synchronization for coherent distributed antenna arrays | |
| US9159242B2 (en) | Real-time fault detection in an instrument landing system | |
| US9479207B2 (en) | Narrowband RSSI technique(s) for the mitigation of adjacent satellite interference | |
| RU2600109C1 (en) | Monopulse radar of millimetre range | |
| RU167899U1 (en) | Multichannel receiver - converter of microwave signals of an unmanned aerial vehicle | |
| CN110632583B (en) | Digital radio altimeter | |
| Gupta et al. | Two-channel monopulse tracking receiver for onboard antenna tracking system | |
| LU101012B1 (en) | A novel doppler radar circuit structure for suppressing DC bias | |
| US3348152A (en) | Diversity receiving system with diversity phase-lock | |
| KR101568239B1 (en) | Apparatus and method for processing signal for millimeter wave seeker | |
| RU2679597C1 (en) | Pulse-doppler airborne radar station operating method during detecting of air target - carrier of radio intelligence and active interference stations | |
| JP2020046201A (en) | Flying object guiding system, guiding device, and flying object | |
| RU2631422C1 (en) | Correlation-phase direction-finder | |
| RU2619800C1 (en) | Device for spatial selection of signals of navigation space vehicles with the use of direction finding for interference sources | |
| RU172567U1 (en) | Multichannel microwave receiving path with noise automatic gain control of signals from a radar station of an unmanned aerial vehicle | |
| KR101609831B1 (en) | Apparatus and method for receiving digital signal for millimeter wave seeker | |
| RU161794U1 (en) | ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY | |
| Nguyen et al. | In-flight performance analysis of direct RF sampling architecture applied to VHF band avionics | |
| RU179926U1 (en) | INTERFERABLE NAVIGATION SYSTEM | |
| Lacheta et al. | Generic digital monopulse tracking receiver for advanced communication satellites |