RU2087922C1 - Radar sensor - Google Patents
Radar sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087922C1 RU2087922C1 RU94011904A RU94011904A RU2087922C1 RU 2087922 C1 RU2087922 C1 RU 2087922C1 RU 94011904 A RU94011904 A RU 94011904A RU 94011904 A RU94011904 A RU 94011904A RU 2087922 C1 RU2087922 C1 RU 2087922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- mixer
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к импульсно-доплеровским радиолокационным системам, осуществляющим когерентную обработку принятых сигналов с целью выделения доплеровской частоты, пропорциональной относительной скорости между радиодатчиком и целью, а также выделение видеоимпульсов, задержка которых относительно излученных радиоимпульсов пропорциональна расстоянию до цели. The invention relates to the field of radar, in particular to pulse-Doppler radar systems that coherently process the received signals in order to isolate the Doppler frequency proportional to the relative speed between the radio sensor and the target, as well as the allocation of video pulses, the delay of which relative to the emitted radio pulses is proportional to the distance to the target.
Изобретение может быть использовано в радиолокационных системах миллиметрового диапазона длин волн для измерения скорости и дальности объектов (целей). The invention can be used in millimeter-wave radar systems for measuring the speed and range of objects (targets).
Известна радиолокационная станция с когерентным излучением и импульсной модуляцией (патент Франции N 1602645) с регулируемой длительностью излученного импульса и следящего строба в зависимости от измеряемой дальности, что обеспечивает хорошую разрешающую способность на малых дальностях и высокую чувствительность на больших дальностях. Known radar station with coherent radiation and pulse modulation (French patent N 1602645) with adjustable duration of the emitted pulse and the tracking strobe depending on the measured range, which provides good resolution at short ranges and high sensitivity at long ranges.
РЛС содержит соединенные известным образом задающий генератор, модулятор, усилитель мощности, дуплексер, антенну, смеситель, стробируемый усилитель промежуточной частоты, когерентный детектор, ряд доплеровских фильтров, индикатор уровня сигнала, индикаторы расстояния и скорости. К недостатку рассмотренной РЛС следует отнести снижение точности измеряемой дальности с увеличением расстояния вследствие увеличения длительности излученного радиоимпульса. The radar contains a master oscillator, modulator, power amplifier, duplexer, antenna, mixer, gated intermediate frequency amplifier, coherent detector, a number of Doppler filters, signal strength indicator, distance and speed indicators, connected in a known manner. The disadvantage of the considered radar is a decrease in the accuracy of the measured range with increasing distance due to an increase in the duration of the emitted radio pulse.
Из выявленных аналогов ближайшим прототипом является импульсно-доплеровская РЛС GERA с высокой разрешающей способностью, работающей на частоте 35 ГГц. РЛС содержит блок синхронизации, соединенные последовательно модулятор, вход которого соединен с четвертым выходом блока синхронизации, соединенные последовательно генератор, вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, смеситель передатчика, второй вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, первый циркулятор, первый фильтр, второй циркулятор, третий циркулятор, второй вход которого соединен с выходом импульсного оконечного каскада, четвертый циркулятор, согласующее устройство, антенну, соединенные последовательно пятый циркулятор, вход которого соединен с вторым выходом первого циркулятора, шестой циркулятор, соединенные последовательно второй фильтр, седьмой циркулятор, второй вход которого соединен с выходом шестого циркулятора, третий фильтр, соединенные последовательно первый регулируемый аттенюатор, первый вход которого соединен с вторым входом четвертого циркулятора, а второй вход соединен с вторым выходом блока синхронизации, четвертый фильтр, первый и второй смесители приемника, входы которых соединены с выходами третьего и четвертого фильтров, соединенные последовательно предварительный усилитель промежуточной частоты, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя, а второй соединен с выходом второго смесителя, второй регулируемый аттенюатор, логарифмический усилитель промежуточной частоты, синхронный детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора. Of the identified analogues, the closest prototype is the high-resolution, pulse-Doppler GERA radar operating at a frequency of 35 GHz. The radar comprises a synchronization unit, a modulator connected in series, the input of which is connected to the fourth output of the synchronization unit, a generator connected in series, the input of which is connected to the first output of the synchronization unit, a transmitter mixer, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit, a first circulator, a first filter, the second circulator, the third circulator, the second input of which is connected to the output of the pulse terminal stage, the fourth circulator, matching device, antenna, connected e sequentially the fifth circulator, the input of which is connected to the second output of the first circulator, the sixth circulator, the second filter connected in series, the seventh circulator, the second input of which is connected to the output of the sixth circulator, the third filter, the first adjustable attenuator connected in series, the first input of which is connected to the second input the fourth circulator, and the second input is connected to the second output of the synchronization unit, the fourth filter, the first and second mixer of the receiver, the inputs of which are connected to the outputs of tego and fourth filters connected in series preamplifier intermediate frequency, a first input coupled to an output of the first mixer and the second is connected to the output of the second mixer, a second variable attenuator, logarithmic intermediate-frequency amplifier, a synchronous detector, a second input coupled to a second generator output.
К недостатком следует отнести высокую стоимость разработки и изготовления данной РЛС из-за наличия сложных в технологическом исполнении СВЧ-элементов:
автоколебательного (автодиодного) смесителя,
передатчика на диоде Ганна,
импульсного синхронизируемого оконечного каскада.The disadvantage is the high cost of the development and manufacture of this radar due to the presence of complex microwave components in the technological design:
self-oscillating (diode) mixer,
Gann diode transmitter
pulse synchronized terminal stage.
Целью изобретения являются снижение стоимости разработки и изготовления радиодатчика. The aim of the invention is to reduce the cost of development and manufacture of a radio sensor.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок синхронизации, модулятор, первый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, генератор модулирующей частоты, генератор передатчика, антенну передающую, соединенные последовательно первый регулируемый аттенюатор, полосовой фильтр, первый смеситель, второй смеситель, соединенные последовательно предварительный усилитель, второй регулируемый аттенюатор, соединенные последовательно усилитель промежуточной частоты (УПЧ), блок синхронных детекторов, причем второй вход модулятора соединен с выходом генератора модулирующей частоты, первый вход первого смесителя соединен с выходом полосового фильтра, а выход первого смесителя соединен с входом предварительного усилителя, первый вход второго смесителя соединен с выходом второго регулируемого аттенюатора, а выход соединен с входом УПЧ, дополнительно введены первый направленный ответвитель (НО), вход которого соединен с выходом генератора передатчика, фазовращатель, первый вход которого соединен с первым выходом первого НО, второй вход которого соединен с выходом модулятора, а выход соединен с входом антенны передающей, соединенные последовательно гетеродин, второй НО, второй выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, третий смеситель, первый вход которого соединен с вторым выходом первого НО, второй вход которого соединен с первым выходом второго НО, а выход соединен с вторым входом второго смесителя, усилитель низкой частоты (УНЧ), вход которого соединен с выходом второго смесителя, схема автоматической регулировки усилителя (АРУ), вход которой соединен с выходом УНЧ, первый выход которой соединен с вторым входом первого регулируемого аттенюатора, второй выход которой соединен с вторым входом регулируемого аттенюатора, блок однополосной модуляции (ОМ), первый вход которого соединен с выходом генератора модулирующей частоты, второй вход которого соединен с выходом УНЧ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока синхронных детекторов, антенна приемная, выход которой соединен с первым входом первого регулируемого аттенюатора. This goal is achieved by the fact that in a device containing a synchronization unit, a modulator, the first input of which is connected to the output of the synchronization unit, a modulating frequency generator, a transmitter generator, a transmitting antenna, a first adjustable attenuator, a bandpass filter, a first mixer, a second mixer connected in series a pre-amplifier in series, a second adjustable attenuator, an intermediate-frequency amplifier (IFA) connected in series, a block of synchronous detectors, the second The first input of the modulator is connected to the output of the modulating frequency generator, the first input of the first mixer is connected to the output of the bandpass filter, and the output of the first mixer is connected to the input of the pre-amplifier, the first input of the second mixer is connected to the output of the second adjustable attenuator, and the output is connected to the input of the amplifier, additionally introduced the first directional coupler (BUT), the input of which is connected to the output of the transmitter generator, a phase shifter, the first input of which is connected to the first output of the first BUT, the second input of which is single with the output of the modulator, and the output is connected to the input of the transmitting antenna, a local oscillator connected in series, a second NO, the second output of which is connected to the second input of the first mixer, the third mixer, the first input of which is connected to the second output of the first NO, the second input of which is connected to the first output the second BUT, and the output is connected to the second input of the second mixer, a low-frequency amplifier (VLF), the input of which is connected to the output of the second mixer, an automatic amplifier control circuit (AGC), the input of which is connected to the output VLF, the first output of which is connected to the second input of the first adjustable attenuator, the second output of which is connected to the second input of the adjustable attenuator, a single-band modulation unit (OM), the first input of which is connected to the output of the modulating frequency generator, the second input of which is connected to the output of the VLF, the first and the second outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the block of synchronous detectors, a receiving antenna, the output of which is connected to the first input of the first adjustable attenuator.
В предлагаемом устройстве, излучая непрерывный сигнал, с приходом импульса запуска модулятор формирует радиоимпульс, который поступает на фазовый модулятор, при этом фаза излученного сигнала изменяется в пределах с частотой заполнения радиоимпульса. Частота принятого сигнала преобразуется в первую промежуточную частоту, после усиления в предварительном усилителе во втором смесителе осуществляется когерентное смешивание принятого сигнала с опорным сигналом, сформированным в результате преобразования сигналов генератора передатчика и гетеродина. После когерентной обработки на выходе второго смесителя выделяются непрерывный сигнал доплеровской частоты и радиоимпульсы с частотой фазовой модуляции, сдвинутой на доплеровскую частоту. В блоке однополосной модуляции (ОМ) осуществляется сдвиг модулирующей частоты на частоту доплера. На выходах синхронных детекторов, работающих в квадратуре, выделяются видеоимпульсы, задержка которых пропорциональна измеряемой дальности.In the proposed device, emitting a continuous signal, with the arrival of a trigger pulse, the modulator generates a radio pulse that arrives at the phase modulator, while the phase of the emitted signal varies within with the frequency of filling the radio pulse. The frequency of the received signal is converted to the first intermediate frequency, after amplification in the preamplifier in the second mixer, the received signal is coherently mixed with the reference signal generated as a result of signal conversion of the transmitter generator and local oscillator. After coherent processing, a continuous Doppler frequency signal and radio pulses with a phase modulation frequency shifted by the Doppler frequency are extracted at the output of the second mixer. In the block of single-band modulation (OM), the modulating frequency is shifted by the Doppler frequency. At the outputs of synchronous detectors operating in quadrature, video pulses are allocated whose delay is proportional to the measured range.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков, связями между блоками и исполнением устройств формирования зондирующего и обработки принятого сигналов. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new blocks, the connections between the blocks and the execution of the devices for generating probing and processing the received signals.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Введение новых блоков и связей между блоками позволяет исключить из схемы радиодатчика сложные в техническом исполнении смеситель передатчика, импульсный оконечный каскад, существенно упростить формирование зондирующего сигнала, а значит, снизить стоимость разработки и изготовления устройства. The introduction of new blocks and the connections between the blocks allows us to exclude the transmitter mixer, impulse terminal cascade, complicated in technical design, from the radio sensor circuit, to significantly simplify the formation of the probe signal, and thus reduce the cost of developing and manufacturing the device.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 приведена блок-схема радиодатчика; на фиг. 2 эпюры, поясняющие работу радиодатчика. In FIG. 1 shows a block diagram of a radio sensor; in FIG. 2 diagrams explaining the operation of the radio sensor.
Радиодатчик содержит генератор модулирующей частоты 3, соединенные последовательно блок синхронизации 1, первый вход модулятора 2, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующей частоты 3, генератор передатчика 4, первый направленный ответвитель 5, вход которого соединен с выходом генератора передатчика 4, соединенные последовательно фазовращатель 6, первый вход которого соединен с первым выходом первого направленного ответвителя 5, второй вход которого соединен с выходом модулятора 2, передающую антенну 7, соединенные последовательно гетеродин 12, второй направленный ответвитель 11, третий смеситель 10, первый вход которого соединен с вторым выходом первого направленного ответвителя 5, а второй вход соединен с первым выходом второго направленного ответвителя 11, соединенные последовательно антенну приемную 22, первый вход первого регулируемого аттенюатора 21, полосовой фильтр 20, первый вход первого смесителя 19, предварительный усилитель 18, первый вход второго регулируемого аттенюатора 17, первый вход второго смесителя 16, второй вход которого соединен с выходом третьего смесителя 10, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 15, первый вход блока синхронных детекторов 14, усилитель низкой частоты (УНЧ) 9, вход которого соединен с выходом второго смесителя 16, блок однополосной модуляции 8, первый вход которого соединен с выходом генератора модулирующей частоты 3, а второй вход соединен с выходом УНЧ 9, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока синхронных детекторов 14, схему автоматической регулировки усиления (АРУ) 13, вход которой соединен с выходом УНЧ 9, первый выход которой соединен с вторым входом первого регулируемого аттенюатора 21, а второй выход соединен с вторым входом второго регулируемого аттенюатора 17. The radio sensor contains a modulating frequency generator 3, connected in series to the synchronization unit 1, the first input of the
Составные части предлагаемого радиодатчика имеют традиционное построение и особых пояснений не требуют. The components of the proposed radio sensor have a traditional construction and do not require special explanations.
Радиопередатчик работает следующим образом. Синусоидальный непрерывный сигнал с выхода генератора передатчика 4, выполненного на диоде Ганна, частотой f0 через направленный ответвитель 5, фазовращатель 6 [2, с. 128] антенну передающую 7 излучается в пространство. Часть мощности сигнала генератора 4 с второго выхода направленного ответвителя 5 в качестве опорного сигнала поступает на второй вход третьего смесителя 10. Импульсная последовательность (фиг. 2, а) с выхода блока синхронизации 1 поступает на первый вход модулятора 2, на второй вход которого поступает непрерывный синусоидальный сигнал частотой fм с первого выхода генератора модулирующей частоты 3, при этом на выходе модулятора 2 формируется последовательность радиоимпульсов (фиг. 2, б). При поступлении радиоимпульса на второй вход фазовращателя 6 осуществляется фазовая модуляция излученного сигнала по синусоидальному закону в пределах в течение длительности радиоимпульса τи с частотой модуляции fм.The radio transmitter operates as follows. A sinusoidal continuous signal from the output of the generator of the transmitter 4, made on the Gunn diode, with a frequency f 0 through a directional coupler 5, a phase shifter 6 [2, p. 128] an antenna transmitting 7 is radiated into space. Part of the signal power of the generator 4 from the second output of the directional coupler 5 as a reference signal is supplied to the second input of the third mixer 10. The pulse sequence (Fig. 2, a) from the output of the synchronization unit 1 is supplied to the first input of the
Фазу излученного сигнала запишем в виде:
где f0 частота генератора передатчика;
fм частота фазовой модуляции;
τи длительность излучаемых радиоимпульсов;
Тп период следования радиоимпульсов.The phase of the emitted signal is written in the form:
where f 0 is the frequency of the transmitter generator;
f m phase modulation frequency;
τ and the duration of the emitted radio pulses;
T p the period of the following radio pulses.
Отраженный сигнал с выхода антенны приемной 22 через регулируемый аттенюатор 21, полосовой фильтр 20 поступает на первый вход первого смесителя 19, на второй вход которого поступает с второго выхода второго направленного ответвителя 11 сигнал гетеродина 12, выполненного на диоде Ганна, частотой fг.The reflected signal from the output of the receiving antenna 22 through an adjustable attenuator 21, the band-pass filter 20 is fed to the first input of the first mixer 19, the second input of which comes from the second output of the second directional coupler 11, the local oscillator 12 signal is made on the Gunn diode, frequency f g .
Полосовой фильтр 20 предназначен для защиты приемного тракта от помехи по зеркальному каналу. The band-pass filter 20 is designed to protect the receiving path from interference through the mirror channel.
Фазу принятого сигнала запишем в виде:
где задержка принятого сигнала (3);
R0 дальность до цели;
V скорость сближения (знак "-"), удаления (знак "+") цели;
c скорость света.We write the phase of the received signal in the form:
Where delayed received signal (3);
R 0 range to the target;
V speed of approach (sign "-"), removal (sign "+") of the target;
c is the speed of light.
Фазу преобразованного сигнала на выходе первого смесителя 19 запишем в виде:
В общем виде, считая коэффициенты передачи элементов премного тракта равными 1, сигнал на выходе первого смесителя 19 запишем в виде:
где Pc непрерывная мощность излученного сигнала;
Nрл ослабление сигнала в радиолокации.The phase of the converted signal at the output of the first mixer 19 is written in the form:
In general terms, considering the transmission coefficients of the elements of the premium path equal to 1, the signal at the output of the first mixer 19 is written as:
where P c is the continuous power of the emitted signal;
N rl attenuation of the signal in the radar.
Если обозначить то, используя соотношение для функции Бесселя целого порядка [3, с. 781] запишем после преобразований сигнал на выходе первого смесителя 19 в виде:
В момент времени, когда функция включения , функции Бесселя имеют значения J0(0)= 1, J2k(0)=0, J2k-1(0)=0, при этом на выходе первого смесителя 19 выделяется непрерывный сигнал с частотой
В момент времени, когда функция включения η (t-τ-mTп)= 1, на выходе первого смесителя 19 образуются радиоимпульсы с частотами заполнения
С выхода первого смесителя 19 сигнал поступает на вход предварительного усилителя 18.If designated then, using the relation for the Bessel function of integer order [3, p. 781] after transformations, we write the signal at the output of the first mixer 19 in the form:
At the time when the on function , Bessel functions have values J 0 (0) = 1, J 2k (0) = 0, J 2k-1 (0) = 0, while the output of the first mixer 19 produces a continuous signal with a frequency
At the time when the switching function η (t-τ-mT p ) = 1, radio pulses with filling frequencies are formed at the output of the first mixer 19
From the output of the first mixer 19, the signal is fed to the input of the pre-amplifier 18.
С учетом выражения (6), фильтрующих свойств предварительного усилителя 18 после преобразований сигнал на его выходе запишем в виде
С учетом соотношений (3) и (9) видно, что на выходе предварительного усилителя 18 выделяется непрерывный сигнал с частотой
и импульсный радиосигнал с частотой заполнения
с выхода предварительного усилителя 18 через второй регулируемый аттенюатор 17 сигнал поступает на первый вход второго смесителя 16, на второй вход которого с выхода третьего смесителя 10 в качестве опорного приходит сигнал с фазой:
Φоп(t) = 2π(fг-fo)t (12)
Опорный сигнал формируется в результате преобразования в третьем смесителе 10 сигналов генератора передатчика 4 и гетеродина 12, поступающих соответственно с второго выхода направленного ответвителя 5 и с первого выхода направленного ответвителя 11.Taking into account expression (6), filtering properties of the pre-amplifier 18 after transformations, we write the signal at its output in the form
Taking into account relations (3) and (9), it is clear that a continuous signal with a frequency of
and pulse radio frequency filling signal
from the output of the pre-amplifier 18 through a second adjustable attenuator 17, the signal is fed to the first input of the second mixer 16, the second input of which from the output of the third mixer 10 as a reference signal comes with the phase:
Φ op (t) = 2π (f g -f o ) t (12)
The reference signal is formed as a result of the conversion in the third mixer 10 of the signals of the generator of the transmitter 4 and the local oscillator 12, respectively, coming from the second output of the directional coupler 5 and from the first output of the directional coupler 11.
С учетом соотношения (3) после преобразования сигнал на выходе второго смесителя 16 запишем в виде:
Сигнал с выхода второго смесителя 16 поступает на входы УНЧ 9 и УПЧ 15. С учетом фильтрации непрерывный сигнал (фиг. 2, в) на выходе УНЧ 9 запишем в виде:
С учетом фильтрации сигнал (фиг. 2, г) на выходе УПЧ 15 запишем в виде:
Сигнал доплеровской частоты с выхода УНЧ 9 поступает на ВЫХ 1 радиодатчика, а также через схему АРУ 13 на вторые входы регулируемых аттенюаторов 17 и 21. При этом амплитуда выходных сигналов УНЧ и УПЧ поддерживается в требуемых пределах при изменении мощности принятого сигнала в широких пределах. Одновременно сигнал с выхода УНЧ поступает на второй вход блока однополосной модуляции 8, на первый вход которого поступает сигнал генератора модулирующей частоты 3. Блок однополосной модуляции 8 осуществляет сдвиг модулирующей частоты fм на частоту Доплера Fд1 и по принципу действия аналогичен схеме, приведенной в [4, с. 327] формирует два опорных сигнала суммарной частоты, сдвинутых на 90o.Given the relationship (3) after conversion, the signal at the output of the second mixer 16 is written in the form:
The signal from the output of the second mixer 16 is fed to the inputs of the ULF 9 and UPCH 15. Taking into account the filtering, a continuous signal (Fig. 2, c) at the output of the ULF 9 is written as:
Taking into account filtering, the signal (Fig. 2, d) at the output of the amplifier 15 is written in the form:
Doppler frequency signal from the output of the VLF 9 it is supplied to OUT 1 of the radio sensor, and also through the AGC circuit 13 to the second inputs of the adjustable attenuators 17 and 21. At the same time, the amplitude of the output signals of the VLF and UHFs is maintained within the required limits when the power of the received signal varies widely. At the same time, the signal from the VLF output is fed to the second input of the single-band modulation unit 8, to the first input of which the signal of the modulating frequency generator 3 is supplied. The single-band modulation unit 8 shifts the modulating frequency f m to the Doppler frequency F d1 and is similar in principle to the circuit shown in [ 4, p. 327] generates two reference signals of the total frequency shifted by 90 o .
Используя соотношение (14), фазу сигнала разностной частоты на выходе блока однополосной модуляции 8 запишем в виде:
Используя соотношения (15) и (17), с учетом фильтрации высокочастотных составляющих сигналы на выходах блока синхронных детекторов 14 запишем в виде:
Из полученных выражений видно, что на выходах блока синхронных детекторов 14 (ВЫХ 2, ВЫХ 3 радиодатчика) формируются последовательности видеоимпульсов (фиг. 2, д, е), огибающая которых изменяется по синусоидальному закону со сдвигом по фазе на 90o с доплеровской частотой
Проведем сравнительный анализ заявляемого устройства и прототипа. В отличие от прототипа в заявленном устройстве с выходов блока синхронных детекторов снимаются видеоимпульсы, огибающая которых изменяется с доплеровской частотой, пропорциональной более низкой модулирующей частоте fм, а не частоте излученного сигнала f0.Using relation (14), the phase of the differential frequency signal at the output of the single-band modulation unit 8 is written in the form:
Using relations (15) and (17), taking into account the filtering of high-frequency components, the signals at the outputs of the block of synchronous detectors 14 can be written in the form:
From the obtained expressions it is seen that at the outputs of the block of synchronous detectors 14 (OUT 2, OUT 3 of the radio sensor), sequences of video pulses are formed (Fig. 2, e, f), the envelope of which changes according to a sinusoidal law with a phase shift of 90 o with a Doppler frequency
A comparative analysis of the inventive device and prototype. In contrast to the prototype, video pulses are removed from the outputs of a block of synchronous detectors, the envelope of which changes with a Doppler frequency proportional to the lower modulating frequency f m rather than the frequency of the emitted signal f 0 .
Более низкая доплеровская частота позволяет сделать более узкой полосу фильтра доплеровских частот, что приводит к улучшению чувствительности приемного устройства. A lower Doppler frequency allows you to make a narrower filter band of the Doppler frequencies, which leads to improved sensitivity of the receiving device.
Будем полагать, что обработка сигнала в заявляемом устройстве и прототипе осуществляется по схеме [5, рис 4.13, б, с. 238] Накопитель в простейшем случае состоит из последовательно включенных селектора дальности на видеочастоте и фильтра доплеровских частот. We will assume that the signal processing in the inventive device and prototype is carried out according to the scheme [5, Fig. 4.13, b, p. 238] The drive in the simplest case consists of sequentially connected range selectors on the video frequency and a Doppler frequency filter.
С учетом двухполосной свертки шумов в блоке синхронных детекторов мощность шумов на выходе доплеровского фильтра запишем в виде:
где k=1,38•10-23 Дж/к постоянная Больцмана;
Tш эквивалентная шумовая температура приемника, приведенная к его входу;
τи длительность селекторных импульсов, равная длительности принятых видеоимпульсов;
Tп период следования видеоимпульсов;
ΔFФДЧ шумовая полоса фильтра доплеровских частот.Taking into account the two-way convolution of noise in the block of synchronous detectors, the noise power at the output of the Doppler filter can be written as:
where k = 1.38 • 10 -23 J / k Boltzmann constant;
T W the equivalent noise temperature of the receiver, reduced to its input;
τ and the duration of the selector pulses, equal to the duration of the received video pulses;
T p the period of the sequence of video pulses;
ΔF PDF noise filter band Doppler frequencies.
Будем считать, что полоса фильтра определяется максимальной доплеровской частотой, тогда для прототипа ΔFФДЧ1≈ Fg1max, а для заявляемого устройства ΔFФДЧ2≈ Fg2max.We assume that the filter band is determined by the maximum Doppler frequency, then for the prototype ΔF PDF1 ≈ F g1max , and for the inventive device ΔF PDF2 ≈ F g2max .
Из соотношения 2.4.12 [5, с. 96] следует, что амплитуда гармоники доплеровской частоты равна постоянной составляющей последовательности немодулированных видеоимпульсов A0/2.From the relation 2.4.12 [5, p. 96], it follows that the amplitude of harmonic Doppler frequency component equal to a constant sequence of baseband video pulses A 0/2.
где Um амплитуда видеоимпульсов;
τи длительность видеоимпульсов;
Tп период следования видеоимпульсов.
where U m the amplitude of the video pulses;
τ and duration of video pulses;
T p the period of the video pulses.
Используя соотношение (22), мощность сигнала на выходе доплеровского фильтра прототипа запишем в виде:
где Pимп импульсная излученная мощность;
Nрл ослабление сигнала в радиолинии.Using relation (22), the signal power at the output of the prototype Doppler filter can be written as:
where P imp pulsed radiated power;
N rl signal attenuation in the radio link.
Используя соотношения (18), (19), (22), мощность сигнала на выходе доплеровского фильтра радиодатчика запишем в виде:
Используя соотношения (16), (21), (23), отношение сигнал/шум на выходе доплеровского фильтра прототипа запишем в виде:
Используя соотношения (20), (21), (24), отношение сигнал/шум на выходе доплеровского фильтра радиодатчика запишем в виде:
Приравнивания соотношения (25) и (26), определим мощность непрерывного сигнала радиодатчика через импульсную мощность прототипа в виде:
С учетом двухполосной свертки шумов в смесителе 16 мощность шумов приемника на выходе УНЧ 9 радиодатчика запишем в виде:
где ΔFУНЧ шумовая полоса УНЧ, определяемая максимальной доплеровской частотой из соотношения (16).Using relations (18), (19), (22), the signal power at the output of the Doppler filter of the radio sensor can be written as:
Using ratios (16), (21), (23), the signal-to-noise ratio at the output of the prototype Doppler filter can be written as:
Using relations (20), (21), (24), the signal-to-noise ratio at the output of the Doppler filter of the radio sensor can be written as:
Equating relations (25) and (26), we determine the power of the continuous signal of the radio sensor through the pulse power of the prototype in the form:
Given the two-way convolution of noise in the mixer 16, the noise power of the receiver at the output of the ULF 9 radio sensor is written in the form:
where ΔF ULF noise band of the ULF determined by the maximum Doppler frequency from relation (16).
Используя соотношение (14), мощность непрерывного сигнала на выходе УНЧ запишем в виде:
Pунч=Pс•Nрл (29)
Используя соотношения (16), (28), (29), отношение сигнал/шум на выходе УНЧ запишем в виде:
Используя соотношения (26), (30), определим частоту модуляции через параметры зондирующего сигнала в виде:
Поскольку сигнал с выхода УНЧ 9 через блок однополосной модуляции 8 используется в качестве опорного для блока синхронных детекторов 14, то необходимо обеспечить q3≥10, при этом q2≥1.Using relation (14), the power of the continuous signal at the output of the ULF is written in the form:
P unch = P s • N rl (29)
Using relations (16), (28), (29), the signal-to-noise ratio at the output of the ULF is written in the form:
Using relations (26), (30), we determine the modulation frequency through the parameters of the probing signal in the form:
Since the signal from the output of the VLF 9 through the block of single-band modulation 8 is used as a reference for the block of synchronous detectors 14, it is necessary to provide q 3 ≥10, with q 2 ≥1.
Если полагать, для сравнения, что f0 ≈35•103 МГц, q3/q2=10, то частота фазовой модуляции, определяемая соотношением (31), должна быть не менее 105 МГц, а для обеспечения одинакового энергетического потенциала требуемая мощность непрерывного сигнала радиодатчика с учетом соотношения (27) может быть в 100 раз меньше импульсной мощности прототипа.If we assume, for comparison, that f 0 ≈35 • 10 3 MHz, q 3 / q 2 = 10, then the phase modulation frequency determined by relation (31) should be at least 105 MHz, and to ensure the same energy potential, the required power of the continuous signal of the radio sensor taking into account relation (27) can be 100 times less than the pulse power prototype.
Таким образом, за счет введения периодической фазовой модуляции короткими радиоимпульсами непрерывного сигнала удается исключить из схемы радиодатчика сложные в техническом исполнении автоколебательный смеситель передатчика, а также импульсный синхронизируемый оконечный каскад, что существенно снизит стоимость разработки и изготовления устройства. Thus, due to the introduction of periodic phase modulation by short radio pulses of a continuous signal, it is possible to exclude from the radio sensor circuit complicated in technical design a self-oscillating transmitter of the transmitter, as well as a pulsed synchronized end stage, which will significantly reduce the cost of developing and manufacturing the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94011904A RU2087922C1 (en) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Radar sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94011904A RU2087922C1 (en) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Radar sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94011904A RU94011904A (en) | 1995-12-20 |
RU2087922C1 true RU2087922C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20154369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94011904A RU2087922C1 (en) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Radar sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087922C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106646448A (en) * | 2017-02-22 | 2017-05-10 | 合肥驼峰电子科技发展有限公司 | Millimeter-wave speed measuring radar device |
-
1994
- 1994-04-05 RU RU94011904A patent/RU2087922C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Линдер К., Платнер А. Импульсно-доплеровская РЛС Gera с высокой разрешающей способностью, работающая на частоте 35 ГГц. Перевод N 35767, ГОНТИ-0819 из журнала "Technische Mittelunger AEG-Telefunken 1978, N 6,7, с. 255 - 258. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106646448A (en) * | 2017-02-22 | 2017-05-10 | 合肥驼峰电子科技发展有限公司 | Millimeter-wave speed measuring radar device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4388622A (en) | Double sideband linear frequency modulation system for radar applications | |
US4176351A (en) | Method of operating a continuous wave radar | |
US5115242A (en) | In-furnace slag level measuring apparatus | |
US20030090405A1 (en) | Spread spectrum radar with leak compensation at baseband | |
EP0425006A1 (en) | FM-CW radar apparatus | |
WO1988004783A1 (en) | Frequency domain, pulse compression radar apparatus for eliminating clutter | |
CN114296141A (en) | Multi-target vital sign detector and detection method thereof | |
US20230236285A1 (en) | A radar system having a photonics-based signal generator | |
US7209222B2 (en) | Laser radar apparatus | |
WO2020218925A1 (en) | Processing of radar signals for fmcw radar | |
GB2317769A (en) | Radar systems | |
US10073170B2 (en) | Radar apparatus | |
US4065768A (en) | Radar apparatus | |
GB2083966A (en) | Frequency-modulation radar | |
RU2087922C1 (en) | Radar sensor | |
Öztürk et al. | Predistorter based K-band FMCW radar for vehicle speed detection | |
US2677126A (en) | Wave signaling system | |
EP2901174B1 (en) | Frequency modulated continuous waveform (fmcw) radar | |
US3046547A (en) | Two-pulse mti radar system | |
JP2802671B2 (en) | Millimeter wave radar transceiver | |
EP0048170B1 (en) | Radar ranging system | |
US2977589A (en) | Electromagnetic detecting and tracking devices | |
CN210775831U (en) | Radar apparatus | |
US5061933A (en) | Short-range radar system | |
RU2234719C2 (en) | Radar system for retuning carrier frequency from pulse to pulse in mode of moving target selection |