Зубков А. Н., Коба С. І., Добрянський Н. С., Кашин С. В., Гаврилов В. С., Кемпа Я. М., Наумець Н. А. Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут вул. Наукова, д. 7, Львів – 79060, Україні Тел.: (0322) 633372; e-mail: koba@lreri.lviv.ua

Анотація – Представлені результати експериментальних досліджень малогабаритної когерентно-импуль-сної РЛС діапазону 94 ГГц, яка є базою для створення уніфікованого координатора всепогодних і Всес-точних систем самонаведення.

I. Вступ

Розширення експлуатаційних можливостей бортових систем самонаведення в область всепогодного і всесуточного застосування пов’язане зі створенням радіолокаційних координаторів короткохвильової частини міліметрового діапазону (КВЧ ММД) [1, 2].

Для з’ясування принципових можливостей досягнення енергетичного потенціалу РЛС в діапазоні 94 ГГц і, зокрема, для дослідження характеристик відбитого сигналу від підстилаючої поверхні і різних наземних цілей необхідне створення експериментальної РЛС, за своїми характеристиками є прототипом перспективних радіолокаційних координаторів систем самонаведення.

II. Основна частина

Колективом фахівців Львівського науково-дослідного радіотехнічного інституту створена і пройшла експериментальну перевірку РЛС діапазону 94 ГГц, що дозволяє вирішити наступні принципові питання створення коге-рентної-імпульсних РЛС КВЧ ММД:

-забезпечення високого ступеня просторової селекції за допомогою малогабаритної антеною системи, конструктивно що сполучається з геометричними розмірами носія;

Рис.1

– формування когерентного зондуючого сигналу у вигляді послідовності радіоімпульсів з імпульсною потужністю 50 мВт в твердотільному виконанні з можливістю нарощування потужності до 1Вт і вище;

-створення малошумящего приймального тракту, що забезпечує когерентний прийом відбитих сигналів з ефективним інтервалом когерентності

1       мс і більше;

-відпрацювання схемотехнічних і конструкторських рішень, спрямованих на усунення паразитних ефектів, пов’язаних із взаємним впливом приймального, передавального тракту, імпульсних джерел живлення та процесорного блока;

-відпрацювання алгоритмів оптимальної когерентної обробки відбитого сигналу тривалістю більше 1 мс.

Структурна схема РЛС представлена ​​на рис.1 Відмінною особливістю побудови НВЧ приемопередающего тракту є використання незалежних автогенераторів G1 і G2 для формування зондуючого сигналу і сигналу першого гетеродина;

Когерентність сигналу забезпечується введенням опорного каналу (спрямований відгалужувач АЛЕ, змішувач СМ2, УПЧ2), вихідний сигнал якого служить опорою для фазових детекторів ФД1 і ФД2 синфазного і квадратурного каналів, відповідно. Для забезпечення високого придушення сигналу в паузі між зондуючими імпульсами застосована комбінована схема НВЧ-комутатора на основі каскадного включення електрично керованого СВЧ-аттенюатора А і швидкодіючого СВЧ-модулятора резонансного типу SW. Наявність вентиля W1 усуває вплив зміни КСВ СВЧ-комутатора на частоту і фазу генератора G1. Вентиль W2 запобігає паразитне просочування потужності задає сигналу в приймальний тракт через 3 дБ відгалужувач сигналу плаваючого гетеродина G2.

Для зменшення паразитних перешкод, зумовлених імпульсним джерелом живлення, його частота перетворення обрана кратній частоті повторення зондувальних імпульсів, для чого використано вхід синхронізації ШІМ-перетворювача вторинного джерела електроживлення (ВІП).

Тактова частота АЦП синхронізована з тактовою частотою сигнального процесора, з цієї ж частоти формується огинає зондувальних імпульсів.

В процесорному модулі обробки, управління та харчування застосований процесор обробки сигналів TMS 320 VC 5509.

Процесорний модуль забезпечує:

-128-точкове дискретне БПФ в ста елементах

дальності;

– синхронізацію всіх пристроїв та інформаційний обмін з штатними засобами об’єкту.

Ріс.З

Сукупність зазначених технічних рішень дозволила забезпечити високий ступінь когерентності зондуючого сигналу і завдяки цьому реалізувати характеристики виявлення, близькі до оптимальних.

Загальний вид макета РЛС представлений на рис. 2.

На ріс.З представлений приклад луна-сигналу від уголкового відбивача з ЕПР = 20 м2 на відстані 90 м на виході фазового детектора одного з прийомних каналів. На осцилограмі можна відзначити також порівняно слабкий відлуння сигнал на дальності 200 м. На рис.4 показаний цей же сигнал після когерентного накопичення 128 імпульсів.

Основні технічні характеристики макета РЛС:

– коефіцієнт посилення лінзової антени (при діаметрі 80 мм) не менше – 29 дБ

– імпульсна потужність передавального пристрою – 50 мВт

– коефіцієнт шуму прийомних каналів не більше – 13 дБ

– число когерентно накопичуваних імпульсів -128

– роздільна здатність по дальності -15 м

– роздільна здатність по доплив-ської частоті – 750 Гц

III. Висновок

Виконаний обсяг досліджень підтверджує можливість створення і може служити базою для уніфікованого координатора бортових систем самонаведення для об’єктів з міделі від 100 мм.

Рис.4

Рис.2

IV. Список літератури

[1]     Sensor-fuzed Munition for Artillery 155 mm Gesell-

schaft fur Intelligente Wirksysteme mbH. A subsidiary of Diehl and Rheinmetall Kupferst 4 90478 Nurnberg Germany, 2002.

[2] Зубков A. H., Коба С. І., Добрянський Н. С., Кашин С. В.,

Гаврилов В. С., Кемпа Я. М, Наумець Н. С. Радіолокаційний координатор короткохвильової частини міліметрового діапазону. Праці III Міжнародної науково-технічної конференції «Фізика і технічні програми хвильових процесів ». Волгоград, 6-12 09.2004 р.

EXPERIMENTAL W-BAND RADAR FOR MISSILE GUIDANCE SYSTEMS IMPROVEMENT

Zubkov A. N., Koba S. I., Dobryansky N. S.,

Kashin S. V., Gavrilov V. S., Kempa Y. М., Naoumets N. A.

Lviv Radio Engineering Research Institute

7,     Nauchnaya, Lviv – 79060, Ukraine e-mail: koba@lreri.lviv.ua

Abstract – The results of experimental examination of small dimension pulse coherent W-band radar are presented. This radar is the basic one for the all-weather and all-time coordinator design.

I.  Introduction

The expansion of operational opportunities of all-weather and all-time guidance systems is concerned with creation of tracking radar coordinators of a short part millimeter-wave band (W-band) [1, 2].

It is necessary to create an experimental radar for finding out the basic opportunities of achievement W-band radar energy potential and, in particular, for research the characteristics of the reflected signal from a spreading surface and various ground targets. The radar may be the prototype of the perspective tracking radar for missile guidance systems coordinators.

II.  Main part

The W-band radar was created and tested by experts group ofthe Lviv radio engineering research institute.

The block diagram ofthe radar is given on fig.1. Distinctive feature of this structure is independent local oscillator G2 and

signal oscillator G1, witch forms an outgoing pulse. Coherency of a received signal is achieved by the introduction of the basic channel (directed coupler HO, mixer СМ2 and IF amplifier УПЧ2). The basic channel output signal serves a reference for phase detectors ФД1 and ФД2.

For maintenance of high suppression of a harmonic continuous signal in a pause between the outgoing pulses uses the combined circuit of the microwave switch, including seriously connected electrically controlled microwave attenuator A and fast microwave modulator SW of a resonant type.

The presence of the isolator W1 eliminates influence of the microwave switch VSWR variations on frequency and phase of the oscillator G1 output. The isolator W2 prevents the parasitic infiltration of a outgoing signal in a receiver through 3 dB directed coupler P.

The general view of the radar is presented on fig.2.

The example of an echo signal from angular reflector with the effective surface dispersion 20m2at 120 m distance on phase detector output is submitted in fig. 3. It is possible to see also rather weak echo signal at 200 m distance. The same signal after 128 pulse coherent adding is shown on fig.4

The basic radar parameters:

–  lens antennas gain not less than                29 dBi

–  transmitted peak power                                 50 mW

–  receiver channels noise figure not more than 13 dB

–  coherent adding pulse number                    128 -range resolution             15 m

–  doppler frequency resolution                       750 Hz

VIII. Conclusion

The results presented confirm the real possibility of creation of the basic W-band radar coordinator for 100 mm missile guidance systems.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»