Патент на изобретение №2158058

(54) РАДИОЛИНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области радиосвязи, радионавигации, радиоуправления и радиолокации и предназначено для обзорной передачи сигналов расщепленными и коммутируемыми лучами. Техническим результатом устройства является повышение точности, быстродействия и надежности определения угловых пространственных координат бортовыми системами и упрощение наземных систем извлечения и передачи информационных и угломерных сигналов. Устройство содержит блок передачи сигналов, канал волновой связи и группу блоков приема сигналов, узел коммутирующих и опорных напряжений, узел расщепления лучей, узел вращения лучей и узел разведения сигналов лучей, группу узлов формирования лучей и группу антенн для приема сигналов, узел разъединения сигналов и узел измерения параметров лучей, задающий генератор, синтезатор опорных частот и распределитель коммутирующих импульсов, группу блоков коммутации импульсов и группу блоков амплитудной и фазовой коррекции сигналов, группу преобразователей частоты, группу блоков коммутации лучей, группы блоков синтеза лучей, группу антенн для излучения сигналов, блок фильтрации импульсных радиосигналов и блок выделения управляющих импульсов, группу блоков измерения взаимных временных сдвигов импульсов и группу блоков оценивания частот огибающих импульсных последовательностей. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи, радионавигации, радиоуправления и радиолокации и предназначено для обзорной передачи сигналов расщепленными и коммутируемыми лучами.

Известна радиолиния, содержащая на передающей стороне группу каналов, в которых содержатся источники сообщений, преобразователи сообщений и суммирующее устройство, трассу радиолинии, и на приемной стороне содержащая разделитель каналов сообщений [1].

Недостатком этого устройства является невысокая точность определения на борту самолета направления на передающую антенну из-за существенно малых аппертур бортовых антенн и использование на земле дополнительной радиолокационной системы для измерения угловых координат самолета.

Известна радиолокационная многолучевая антенная система, содержащая на передающей стороне группу антенных переключателей, группу рупорных облучателей и параболический отражатель, и на приемной стороне содержащая группу приемников.

Недостатком этого устройства является определение угловых координат самолета лишь на земле и вызванное этим использование дополнительного канала для передачи на борт самолета информации об измеренных на земле угловых координатах самолета [2].

Наиболее близкой по технической сущности к предложенному устройству является радиолиния, содержащая блок передачи сигналов, канал волновой связи и группу блоков приема сигналов, и в блоке передачи сигналов содержащая задающий генератор и основной преобразователь частоты, в канале волновой связи содержащая основную антенну для излучения сигналов и заданную группу антенн для приема сигналов, и в каждом блоке приема сигналов содержащая блок фильтрации импульсных радиосигналов, вход которого соединен с выходом соответствующей антенны для приема сигналов [3].

Недостатком этого устройства является невысокие точность, быстродействие и надежность определения угловых пространственных координат бортовыми системами и сложность наземных систем извлечения и передачи информационных и угломерных сигналов.

Целью предложенного технического решения является повышение точности, быстродействия и надежности определения угловых пространственных координат бортовыми системами и упрощение наземных систем извлечения и передачи информационных и угломерных сигналов.

Согласно предложенному техническому решению, поставленная цель достигается тем, что в радиолинию, содержащую блок передачи сигналов, канал волновой связи и группу блоков приема сигналов, и в блоке передачи сигналов содержащую задающий генератор и основной преобразователь частоты, и в канале волновой связи содержащую основную антенну для излучения сигналов и заданную группу антенн для приема сигналов, и в каждом блоке приема сигналов содержащую блок фильтрации импульсных радиосигналов, вход которого соединен с выходом соответствующей антенны для приема сигналов, в блоке передачи сигналов введены синтезатор опорных частот, задающий вход-выход, цикловый вход-выход и кадровый входы-выходы которого являются соответствующими входами-выходами синтезатора и устройства, и распределитель коммутирующих импульсов, образующие вместе с задающим генератором узел коммутирующих и опорных напряжений, узел расщепления лучей, состоящий из блока формирования управляющих импульсов, заданная управляющая группа входов которого является заданной управляющей группой входов устройства, и блока управления параметрами сигналов и лучей, заданная сигнальная группа входов которого является заданной сигнальной группой входов устройства, заданная группа дополнительных преобразователей частоты, образующая вместе с основным преобразователем частоты узел вращения лучей, и узел разведения сигналов лучей, состоящий из группы блоков распределения сигналов лучей, заданные добавочные группы входов и выходов которых являются, соответственно, заданной добавочной группой входов и заданной добавочной группой выходов устройства, в канале волновой связи введена заданная группа дополнительных антенн для излучения сигналов, образующая вместе с основной антенной для излучения сигналов основной блок синтеза лучей, заданная группа дополнительных блоков синтеза лучей, образующая совместно с основным блоком синтеза лучей основной узел формирования лучей, и заданная группа дополнительных узлов формирования лучей, и в блоке приема сигналов введены блок выделения управляющих импульсов, информационный вход-выход которого является информационным входом-выходом устройства и образующий вместе с блоком фильтрации импульсных радиосигналов узел разъединения сигналов лучей, и узел измерения параметров сигналов и лучей, содержащий заданную группу блоков измерения взаимных временных сдвигов импульсов, выходы которых являются канальными угломерными выходами устройства, и заданную группу блоков оценивания частот огибающих импульсных последовательностей, выходы которых являются канальными доплеровскими выходами устройства, задающий вход-выход, цикловый вход-выход, кадровый входы-выход и заданная опорная группа выходов синтезатора опорных частот соединены соответственно с выходом задающего генератора, с входом сброса и тактовым входом распределителя коммутирующих импульсов и с опорной группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, заданные коммутирующие группы входов блока формирования управляющих импульсов и коммутирующие входы заданной группы блоков распределения сигналов лучей соответственно объединены и соединены с заданной группой выходов распределителя коммутирующих импульсов, заданная группа выходов блока формирования управляющих импульсов соответственно соединена с заданной управляющей группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы основного и дополнительных преобразователей частоты объединены и соединены с сигнальным выходом блока управления параметрами сигналов и лучей, опорные входы основного и дополнительных преобразователей частоты соединены с соответствующими опорными выходами блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы блоков распределения сигналов лучей соответственно объединены и соединены с выходами преобразователей частоты, входы основной и дополнительных антенн для излучения сигналов основного и группы дополнительных блоков синтеза лучей в основном и в каждом дополнительном узле формирования лучей соответственно объединены и соединены с сигнальными выходами соответствующих блоков распределения сигналов лучей, вход блока выделения управляющих импульсов соединен с выходом блока фильтрации импульсных радиосигналов, входы запуска и входы сброса блоков измерения взаимных временных сдвигов импульсов соединены с соответствующими выходами группы парных выходов блока выделений управляющих импульсов и входы блоков оценивания частот огибающих импульсных последовательностей соединены с соответствующими выходами группы канальных выходов блока выделения управляющих импульсов.

В синтезатор опорных частот введены делитель кадровой частоты, делитель цикловой частоты, заданная группа умножителей частоты и заданная группа преобразователей частоты, в блок формирования управляющих импульсов введена заданная группа блоков коммутации импульсов, состоящих из заданной группы ключевых элементов и сумматора, в блок управления параметрами сигналов и лучей введены блок амплитудной коррекции, состоящий из заданной группы делителей напряжений, заданной группы ключевых элементов и сумматора, и группа блоков фазовой коррекции, состоящих из заданной группы фазовращателей, заданной группы ключевых элементов и сумматора, в блоки распределения сигналов лучей введены заданная группа ключевых элементов и заданная группа сумматоров, в блок выделения управляющих импульсов введены импульсный детектор, блок выделения фронтов импульсов, первый и второй блоки задержки импульсов, счетчик выделения цикловых импульсов, счетчик опознавания цикловых импульсов, блок расширения управляющих импульсов, цикловый ключевой элемент, кадровый ключевой элемент, инвертор импульсов, генератор импульсов сброса, заданная кадровая группа блоков задержки стробирующих импульсов, заданная кадровая группа блоков расширения стробирующих импульсов, заданная канальная группа ключевых элементов, заданная группа детекторов огибающей импульсной последовательности, блок задержки радиосигналов и группа блоков группирования каналов, состоящих из ключевого элемента запуска и ключевого элемента сброса, в блоки измерения взаимных временных сдвигов импульсов введены счетчик импульсов, генератор счетных импульсов и цифроаналоговый преобразователь, и в блоки оценивания частот огибающих импульсных последовательностей введены счетчик импульсов, генератор импульсов сброса и цифроаналоговый преобразователь, в синтезаторе опорных частот вход делителя кадровой частоты, вход делителя цикловой частоты и сигнальные входы преобразователей частоты соединены и являются задающим входом-выходом блока и устройства, выход делителя цикловой частоты является цикловым входом-выходом блока и устройства, входы умножителей частоты объединены, соединены с выходом делителя кадровой частоты и являются кадровым входом-выходом блока и устройства, опорные входы преобразователей частоты соединены с выходами соответствующих умножителей частоты и выходы преобразователей частоты являются группой опорных выходов блока, в блоке формирования управляющих импульсов коммутирующие входы ключевых элементов блоков коммутации импульсов соответственно соединены между собой и являются коммутирующей группой входов блока формирования управляющих импульсов, сигнальные входы ключевых элементов являются управляющей группой входов блока формирования управляющих импульсов и устройства, выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров и выходы сумматоров являются группой выходов блока формирования управляющих импульсов, в блоке управления параметрами сигналов и лучей коммутирующие входы ключевых элементов блока амплитудной коррекции и группы блоков фазовой коррекции соответственно соединены между собой и являются коммутирующей группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы ключевых элементов соединены с выходами соответствующих делителей напряжения и фазовращателей и выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров, входы делителей напряжения и выход сумматора блока амплитудной коррекции являются сигнальной группой входов и сигнальным выходом блока управления параметрами сигналов и лучей, и входы фазовращателей и выходы сумматоров соответствующих блоков фазовой коррекции являются опорной группой входов и опорной группой выходов блока управления параметрами сигналов и лучей, в блоках распределения сигналов лучей коммутирующие входы ключевых элементов блока соединены между собой и являются коммутирующим входом блока, сигнальные входы ключевых элементов являются сигнальной группой входов блока и выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров, выходы сумматоров являются сигнальной группой выходов блока, свободные входы сумматоров и выходы ключевых элементов являются добавочными группами входов и выходов блока и устройства, в блоке выделения управляющих импульсов входы импульсного детектора и блока задержки радиосигналов соединены между собой и являются информационным входом-выходом блока и устройства и выход импульсного детекторы соединен с входом блока выделения фронтов импульсов, входы первого и второго блоков задержки импульсов и сигнальный вход счетчика опознавания цикловых импульсов объединены и соединены с выходом блока выделения фронтов импульсов, счетный вход, вход сброса и выход счетчика выделения цикловых импульсов соединены, соответственно, с выходом первого блока задержки, с выходом кадрового ключевого элемента и сигнальным входом циклового ключевого элемента, вход сброса счетчика опознавания цикловых импульсов и сигнальный вход кадрового ключевого элемента объединены и соединены с выходом генератора импульсов сброса, выход инвертора импульсов соединен с коммутирующим входом кадрового ключевого элемента, выход счетчика опознавания цикловых импульсов соединен с входом блока расширения управляющих импульсов, вход инвертора импульсов и коммутирующий вход циклового ключевого элемента объединены и соединены с выходом блока расширения управляющих импульсов, входы блоков задержки стробирующих импульсов объединены и соединены с выходом циклового ключевого элемента, входы блоков расширения стробирующих импульсов соединены с выходами соответствующих блоков задержки стробирующих импульсов, сигнальные входы ключевых элементов канальной группы объединены и соединены с выходом блока задержки радиосигналов, выходы ключевых элементов канальной группы соединены с входами соответствующих детекторов огибающей импульсной последовательности, коммутирующие входы первой заданной парциальной группы ключевых элементов канальной группы объединены с коммутирующими входами ключевых элементов запуска соответствующих блоков группирования каналов и соединены с выходами блоков расширения стробирующих импульсов соответствующей первой заданной парциальной группы, коммутирующие входы второй заданной парциальной группы ключевых элементов канальной группы объединены с коммутирующими входами ключевых элементов сброса соответствующих блоков группирования каналов и соединены с выходами блоков расширения стробирующих импульсов соответствующей второй заданной парциальной группы, в блоках измерения взаимных временных сдвигов импульсов вход запуска и вход сброса счетчика импульсов являются соответствующими входами блока, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, заданная группа входов цифроаналогового преобразователя соответственно соединена с заданной группой выходов счетчика импульсов и выход цифроаналогового преобразователя является соответствующим угломерным выходом блока и устройства, в блоках оценивания частот огибающих импульсных последовательностей счетный вход счетчика импульсов является входом блока, вход сброса счетчика импульсов соединен с выходом генератора импульсов сброса, заданная группа входов цифроаналогового преобразователя соответственно соединена с заданной группой выходов счетчика импульсов и выход цифроаналогового преобразователя является соответствующим доплеровским выходом блока и устройства.

Антенны для излучения сигналов конструкционно выполнены в виде антенных элементов соответствующих групп формирователей лучей, расположенных на первой, второй и третьей прямых линиях, пересекающихся под прямыми углами в заданной точке пространства и образующих заданную систему координат в трехмерном пространстве, антенные элементы первой и второй групп антенн для излучения сигналов равномерно распределены на первом и втором интервалах заданной длины первой прямой линии, третьей и четвертой групп антенных элементов равномерно распределены на третьем и четвертом интервалах заданной длины второй прямой линии, и пятой и шестой групп антенных элементов – равномерно распределены на пятом и шестом интервалах заданной длины третьей прямой линии; основные антенные элементы всех групп антенн для излучения расположены симметрично относительно заданной точки пересечения прямых линий, остальные излучающие антенные элементы соответствующих групп удалены от этой точки вдоль соответствующих прямых линий; образуя конструкцию в виде трехмерного пространственного креста из соответствующих групп антенных элементов.

В описании предложенного устройства используются определения:
– “вращение лучей” – эффект непрерывного поворота в заданной плоскости расположения заданной группы антенн линии синфазного сложения – “луча”, группой излучаемых антенными элементами электромагнитных полей;
– “расщепление лучей” – одновременное получение группы линий синфазного сложения электромагнитных полей, излучаемых одной группой антенных элементов – формирование парциальных лучей общего электромагнитного поля.

В излучаемые сигналы группами пространственно разнесенных антенн вводятся когерентные частотные и фазовые сдвиги с красными разностями частот и фаз, обеспечивающие получение (синтез) вращающихся лучей, а также взаимные амплитудные и фазовые коррекции, обеспечивающие получение спектра суммы взаимно задержанных импульсов и соответствующих им парциальных частей лучей, последовательно формируемых соответствующими группами антенн. На приемной стороне устройства измеряются взаимные временные сдвиги между принятыми импульсами лучей и, тем самым, угловые координаты этих лучей и частоты огибающих импульсных последовательностей и, тем самым, доплеровские частотные сдвиги. Конструкционно антенны выполнены, например, в виде трехмерного креста.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства, на фиг. 2…8 – блок-схемы примеров выполнения узлов и блоков предложенного устройства и на фиг. 9 – пример расположения в пространстве конструкционных элементов антенной системы.

Устройство на фиг.1 содержит блок 1 передачи сигналов, канал 2 волновой связи и группу блоков 3₁…3_R приема сигналов.

Блок передачи сигналов содержит узел 4 коммутирующих и опорных напряжений, узел 5 расщепления лучей, узел 6 вращения лучей и узел 7 разведения сигналов лучей.

Канал волновой связи содержит группу узлов 8₁…8_M формирования лучей, состоящую из основного 8₁ и группы дополнительных узлов 8₂…8_М формирования лучей, и группу антенн 9₁…9_R для приема сигналов.

Блоки приема сигналов содержат узел 10 разъединения сигналов лучей и узел 11 измерения параметров сигналов и лучей.

Узел коммутирующих и опорных напряжений содержит задающий генератор 12, синтезатор 13 опорных частот и распределитель 14 коммутирующих импульсов.

Узел расщепления лучей содержит блок 15 формирования управляющих импульсов и блок 16 управления параметрами сигналов и лучей.

Узел вращения лучей содержит основной преобразователь 17₁ частоты и группу дополнительных преобразователей 17₂…17_N частоты.

Узел разведения сигналов лучей содержит группу блоков 18₁…18_M распределения сигналов лучей, состоящих из основного блока 18₁ распределения сигналов лучей и группы дополнительных блоков 18₂…18_M распределения сигналов лучей.

Узлы формирования лучей содержат группы блоков 19₁…19_K синтеза лучей, состоящих из основного блока 19₁ синтеза лучей и группы дополнительных блоков 19₂…19_K синтеза лучей.

Узлы синтеза лучей содержат основную антенну 20₁ для излучения сигналов и группу дополнительных антенн 20₂…20_N для излучения сигналов.

Узел разъединения сигналов лучей содержит блок 21 фильтрации импульсных радиосигналов и блок 22 выделения управляющих импульсов.

Узел измерения параметров сигналов и лучей содержит группу блоков 23₁… 23_M/2 измерения взаимных временных сдвигов импульсов и группу блоков 24₁, 24₂…24_M-1, 24_M оценивания частот огибающих импульсных последовательностей.

Синтезатор опорных частот (фиг. 2) содержит делитель 25 кадровой частоты, делитель 26 цикловой частоты, группу 27₁, 27₂…27_N умножителей частоты и группу 28₁, 28₂…28_N преобразователей частоты.

Блок формирования управляющих импульсов (фиг. 3) содержит группу блоков 29₁…29_L коммутации импульсов, состоящих из группы ключевых элементов 30₁.. .30_M и сумматора 31.

Блок управления параметрами сигналов и лучей (фиг. 4) содержит блок 32 амплитудной коррекции, состоящий из группы делителей напряжения 33₁…33_L, группы ключевых элементов 34₁. ..34_L и сумматора 35, и группу блоков 36₁, 36₂. . .36_N фазовой коррекции, состоящих из группы фазовращателей 37₁…37_L, группы ключевых элементов 38₁…38_L и сумматора 39.

Блоки распределения сигналов лучей (фиг. 5) содержат основной ключевой элемент 40₁ и дополнительную группу ключевых элементов 40₂…40_N и основной сумматор 41₁ и дополнительную группу сумматоров 41₂…41_N.

Блок выделения управляющих импульсов (фиг. 6) содержит импульсный детектор 42, блок 43 выделения фронтов импульсов, первый блок 44 задержки импульсов, счетчик 45 выделения цикловых импульсов, счетчик 46 опознавания цикловых импульсов, блок 47 расширения управляющих импульсов, цикловый ключевой элемент 48, кадровый ключевой элемент 49, инвертор 50 импульсов, генератор 51 импульсов сброса, второй блок 52 задержки импульсов, кадровую группу блоков 53₁, 53₂..53_M-1, 53_M задержки стробирующих импульсов, кадровую группу блоков 54₁, 54₂..54_M-1, 54_M расширения стробирующих импульсов, канальную группу ключевых элементов 55₁, 55₂..55_M-1, 55_M, заданную группу детекторов 56₁, 56₂..56_M-1, 56_M огибающих импульсных последовательностей, блок 57 задержки радиосигналов, заданную группу блоков 58₁..58_M/2 группирования каналов, состоящих из ключевого элемента 59₁ запуска и ключевого элемента 59₂ сброса.

Блоки измерения взаимных временных сдвигов импульсов (фиг. 7) содержат счетчик 60 импульсов, генератор 61 счетных импульсов и цифроаналоговый преобразователь 62.

Блоки оценивания частот огибающих импульсных последовательностей (фиг. 8) содержат счетчик 63 импульсов, генератор 64 импульсов сброса и цифроаналоговый преобразователь 65.

В блоке 13 позиция 66 является задающим входом-выходом блока и устройства, позиции 67 и 66 являются цикловым и кадровым входами-выходами блока и устройства, позиции 69₁, 69₂..69_N являются опорной группой выходов блока.

В блоке 15 позиции 70₁₁..70_M1..70_1L..70_ML являются управляющей группой входов блока и устройства, позиции 71₁..71_M являются коммутирующей группой входов блока и позиции 72₁..72_L являются группой выходов блока.

В блоке 16 позиции 73₁..73_L являются сигнальной группой входов блока и устройства, позиции 74₁, 74₂. .74_N являются опорной группой входов блока, позиции 75₁..75_L являются управляющей группой входов блока, позиция 76 является сигнальным выходом блока и позиции 77₁, 77₂..77_N являются опорной группой выходов блока.

В блоках 17..18 позиции 78₁, 78₂..78_N являются сигнальной группой входов блока, позиции 79₁₁..79_1J, 79₂₁..79_2J.. 79_N1..79_NJ являются добавочной группой входов блока и устройства, позиция 80 является коммутирующим входом блока, позиции 81₁, 81₂. .81_N являются сигнальной группой выходов блока и позиции 82₁, 82₂. . 82_N являются добавочной группой выходов блока и устройства.

В блоке 22 позиция 83 является информационным входом-выходом устройства, позиции 84₁₁, 84₁₂. .84_(M/2)1, 84_(M/2)2 являются группой выходов запуска и выходов сброса группы парных выходов блока, позиции 85₁, 85₂..85_M-1, 85_M являются канальной группой выходов блока.

В блоках 23₁..23_M/2 позиция 86 является входом запуска блока, позиция 87 является входом сброса блока и позиция 88 является соответствующим канальным угломерным выходом блока и устройства.

В блоках 24₁, 24₂..24_M-1, 24_M позиция 89 является входом и позиция 90 является соответствующим канальным доплеровским выходом блока и устройства.

На фиг. 8 позиции 91 и 92 являются первым и вторым интервалами на первой линии (вдоль оси OX) расположения, соответственно, первой и второй групп антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов (блок 19₁ в узлах 8₁ и 8₂), позиции 93 и 94 являются третьим и четвертым интервалами на второй линии (вдоль оси OY), пересекающей первую линию под прямым углом и на которой расположены соответственно третья и четвертая группы антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов (блок 19₁ в узлах 8₃ и 8₄), позиции 95 и 96 являются пятым и шестым интервалами на третьей линии (вдоль оси OZ), пересекающей первую и вторую линии под прямыми углами (в соответствующих координатных плоскостях) и на которой расположены соответственно пятая и шестая группы антенн 20₁, 20₂.. 20_N для излучения сигналов (блоки 19₁ в узлах 8₅ и 8₆), позиции 97₁, 97₂.. 97_N, 98₁, 98₂..98_N, 99₁, 99₂..99_N, 100₁, 100₂..100_N, 101₁, 101₂..101_N, 102₁, 102₂..102_N являются соответственно первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой группами антенных элементов, соответствующих первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой группам антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов.

На фиг. 1 узлы и блоки соединены следующим образом.

Вход 66 и выходы 67, 68, 69₁, 69₂..69_N блока 13 соединены соответственно с выходом блока 12, с входом сброса и тактовым входом блока 14 и с входами 74₁, 74₂..74_N блока 16.

Входы 71₁. .71_M блока 15 и входы 80 блоков 18₁..18_M объединены и соединены с соответствующими выходами блока 14 и выходы 72₁..72_L блока 15 соответственно соединены с входами 75₁..75_L блока 16.

Сигнальные входы блоков 17₁, 17₂..17_N объединены и соединены с выходом 76 блока 16, опорные входы блоков 17₁, 17₂..17_N соответственно соединены с выходами 77₁, 77₂..77_N блока 16.

Входы 78₁, 78₂..78_N блоков 18₁..18_M соответственно объединены и соединены с выходами блоков 17₁, 17₂..17_N.

Входы антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов блоков 19₁..19_K каждого из узлов 8₁. .8_M соответственно объединены и соединены с выходами 81₁, 81₂, 81_N блоков 18₁. . 18_M, выходы антенн 9₁..9_R для приема сигналов соответственно соединены с входами блоков 21 блоков 3₁..3_R.

Вход 83 блока 22 соединен с выходом блока 21, входы 86 и 87 блоков 23₁.. 23_M/2 соответственно соединены с выходами 84₁₁, 84₁₂…84_(M/2)1, 84_(M/2)2 блока 22, входы 88 блоков 24₁, 24₂..24_M-1, 24_M соответственно соединены с выходами 85₁, 85₂..85_M-1, 85_M блока 22.

На фиг. 2..8 элементы блок-схем соединены следующим образом.

В блоке 13 (фиг. 2) входы блоков 25, 26 и сигнальные входы блоков 28₁, 28₂. . 28_N объединены и являются входом 66 блока 13, выходы блоков 26, 28₁, 28₂. . 28_N являются выходами 67, 69₁, 69₂..69_N блока 13, входы блоков 27₁, 27₂. . 27_N объединены, соединены с выходом блока 25 и являются выходом 88 блока 13, опорные входы блоков 28₁, 28₂..28_N соединены с выходами блоков 27₁, 27₂…27_N.

В блоке 15 (фиг. 3) сигнальные входы блоков 30₁..30_M, coдержащихся в блоках 29₁. .29_L, являются входами 70₁₁..70_M1.. 70_1L..70_ML блока 15, коммутирующие входы блоков 30₁..30_M блоков 29₁..29_L соответственно соединены между собой и являются входами 71₁..71_M блока 15, выходы блоков 30₁..30_M в каждом из блоков 29₁..29_L соединены с соответствующими входами блока 31 и выходы блоков 31 являются выходами 72₁..72_L блока 15.

В блоке 16 (фиг. 4) входы блоков 33₁..33_L, содержащихся в блоке 32, являются входами 73₁..73_L блока 16, сигнальные входы блоков 34₁..34_L соединены с выходами блоков 33₁..33_L и выходы блоков 34₁..34_L соединены с соответствующими входами блока 35, входы блоков 37₁..37_L в каждом из блоков 36₁, 36₂. .36_N соединены между собой и являются входами 74₁, 74₂..74_N блока 16, сигнальные входы блоков 38₁..38_L соединены с выходами блоков 37₁..37_L и выходы блоков 38₁..38_L соединены с соответствующими входами блока 39, коммутирующие входы блоков 34₁..34_L, 38₁..38_L в блоках 32 и 36₁, 36₂..36_N соответственно соединены между собой и являются входами 75₁..75_M блока 16, выход блока 35 в блоке 32 и выходы блоков 39 в блоках 36₁, 36₂..36_N являются выходами 76, 77₁, 77₂..77_N блока 16.

В блоках 18₁..18_M (фиг. 5) сигнальные входы блоков 40₁, 40₂..40_N являются входами 78₁, 78₂. .78_N блоков 18₁..18_M, выходы блоков 40₁, 40₂..40_N соединены с первыми входами блоков 41₁, 41₂..41_N и являются выходами 82₁, 82₂. . 82_N блоков 18₁. .18_M, свободные входы блоков 41₁, 41₂..41_N являются входами 79₁₁. . 79_1J, 79₂₁..79_2J, 79_N1..79_NJ блоков 18₁..18_M, коммутирующие входы блоков 40₁, 40₂..40_N в каждом из блоков 18₁..18_M соединены между собой и являются входами 80 соответствующих блоков 18₁..18_M, выходы блоков 41₁, 41₂..41_N являются выходами 81₁, 81₂..81_N блоков 18₁..18_M.

В блоке 22 (фиг. 6) вход блока 42 и вход блока 57 соединены между собой и являются входом 83 блока 22, выход блока 42 соединен с входом блока 43, входы блоков 44, 52 и счетный вход блока 46 объединены и соединены с выходом блока 43, счетный вход, вход сброса и выход блока 45 соединены соответственно с выходом блока 44, выходом блока 49 и сигнальным входом блока 48, вход сброса блока 46 и сигнальный вход блока 49 объединены и соединены с выходом блока 51, выход блока 50 соединен с коммутирующим входом блока 49, выход блока 46 соединен с входом блока 47, вход блока 50 и коммутирующий вход блока 48 объединены и соединены с выходом блока 47, входы блоков 53₁, 53₂.. 53_M-1, 53_M объединены и соединены с выходом блока 48, входы блоков 54₁, 54₂. . 54_M-1, . .54_M соответственно соединены с выходами блоков 53₁, 53₂.. 53_M-1, 53_M, коммутирующие входы блоков 55₁, 55₂.. 55_M-1, ..55_M соответственно соединены с выходами блоков 54₁, 54₂.. 54_M-1, 54_M, сигнальные входы блоков 55₁, 55₂. . 55_M-1, .55_M объединены и соединены с выходом блока 57, выходы блоков 55₁, 55₂. . 55_M-1, 55_M являются выходами 85₁, 85₂..85_M-1, ..85_M блока 22, сигнальные входы блоков 59₁ и 59₂ всех блоков 58₁..58_M/2 объединены и соединены с выходом блока 52, коммутирующие входы блоков 59₁ и 59₂ всех блоков 58₁. . 58₂ соединены с выходами соответственно первой и второй парциальных групп блоков 54₁, 54₂..54_M-1..54_M, соответствующих, например, этим блокам с нечетными и четными номерами, выходы блоков 59₁ и 59₂ всех блоков 58₁..58_M/2 являются выходами 84₁₁..84₁₂..84_(M/2)1..84_(M-1)2 блока 22.

В блоках 23₁..23_M/2 (фиг.7) вход запуска и вход сброса блока 60 являются входами 86 и 87 блоков 23₁..23_M/2, счетный вход блока 60 соединен с выходом блока 61, выходы блока 60 соответственно соединены входами блока 62, выход блока 62 является выходом соответствующего блока 23₁..23_M/2.

В блоках 24₁..24_M (фиг. 8) вход сброса блока 63 соединен с выходом блока 64, выходы блока 63 соответственно соединены с входами блока 65, счетный вход блока 63 и выход блока 65 являются входом и выходом соответствующего блока 24₁..24_M.

Конкретное выполнение блоков и узлов устройства определяется используемой элементной базой. Например, на фиг. 1 в качестве антенн 9₁..9_R используются антенные элементы рупорного вида [4, с. 25..28], в качестве блока 12 – генератор [5, с. 164..198], в качестве блока 14 – распределитель импульсов [6, с. 67. .68], в качестве блоков 17₁, 17₂..17_N – преобразователи частоты [4, с. 125. .126], в качестве антенн 20₁, 20₂..20_N – антенные элементы рупорного вида [4, с. 25..28], в качестве блока 21 – связной приемник [4, с. 105..107].

На фиг. 2..8 в качестве блоков 25 и 26 используются делители частоты [5, с. 137. . 144], в качестве блоков 27₁, 27₂..27_N – умножители частоты [7, с. 170. .193], в качестве блоков 28₁, 28₂..28_N – преобразователи частоты [4, с. 125. . 126] , в качестве блоков 30..30 используются аналоговые ключи [8, с. 205…208], в качестве блока 31 – сумматор [8, с. 105..108], в качестве блоков 33₁..33_L – амплитудные корректоры [9, с. 21..46], в качестве блоков 34₁. .34_L – аналоговых ключи [8, с. 205..208], в качестве блока 35 – сумматор [8, с. 105. ..108], в качестве блоков 37₁..37_L – фазовые корректоры [9, с. 21.. 46] , в качестве блоков 38₁..38_L – аналоговые ключи [8, с. 205..208], в качестве блока 39 – сумматор [8, с.105..108], в качестве блоков 40₁, 40₂..40_N – аналоговые ключи [8, с. 205. .208], в качестве блоков 41₁, 41₂..41_N – сумматоры [8, с. 105..108], в качестве блока 42 – видеодетектор [10, с. 59.. 62] , в качестве блока 43 – блок выделения фронтов импульсов [6, с. 78], в качестве блока 44 – ждущий мультивибратор [11, с. 14..17], в качестве блоков 45 и 46 – счетчики импульсов [12, с. 461..466], в качестве блока 47 – ждущий мультивибратор [11, с. 14..17], в качестве блоков 48 и 49 – аналоговые ключи [8, с. 205..208], в качестве блока 51 генератор [6, с. 65..67], в качестве блока 52 – ждущий мультивибратор [11, с. 14..17], в качестве блоков 53₁, 53₂. .53_M-1, 53_M, 54₁, 54₂..54_M-1, 54_M – ждущие мультивибраторы [11, с. 14.. 17] , в качестве блоков 55₁, 55₂..55_M-1, 55_M – аналоговые ключи [8, с. 205.. 208], в качестве блоков 56₁, 56₂..56_M-1, 56_M – видеодетекторы [10, с.59..62] , в качестве блока 57 – линия задержки [11, с. 207..252], в качестве блоков 59₁ и 59₂ – аналоговые ключи [8, с. 205..208], в качестве блока 60 – счетчик импульсов [12, с. 461..466], в качестве блока 61 – генератор [6, с. 65..67], в качестве блока 62 – цифроаналоговый преобразователь [12, с. 492..497], в качестве блока 63 – счетчик импульсов [12, с. 461..466], в качестве блока 64 – генератор [12, с. 393..399], в качестве блока 65 – цифроаналоговый преобразователь [12, с.492..497].

Отметим, что предложенное устройство в конкретных случаях объединяется и соединяется с соответствующими этим случаям внешними добавочными устройствами, например:
– с внешней добавочной системой формирования сигналов лучей через добавочную группу входов и с использованием задающего выхода и коммутирующей группы выходов устройства;
– с внешней добавочной системой антенн для излучения сигналов через добавочную группу выходов устройства;
– с внешней системой сопряжения предложенного устройства с информационной группой внешних источников радиосигналов через сигнальную группу входов устройства и с управляющей группой внешних источников заданных постоянных напряжений через управляющую группу входов устройства; это внешнее устройство содержит группу гетеродинов и группу преобразователей частоты для переноса несущих частот информационной группы радиосигналов на заданную несущую частоту входных сигналов устройства [4, с. 110].

Устройство на фиг. 1 работает следующим образом.

В каждом цикле передачи сигналов осуществляется покадровое временное объединение (уплотнение) сигналов на передающей стороне, формирование и объединение вращающихся лучей в пространстве, пространственный синтез последовательности канальных импульсных сигналов (см. Пример 1) и кадровое и канальное временное разъединение сигналов на приемной стороне. В качестве синхронизирующих импульсов, например, передается в первом кадре цикловый импульс с использованием расщепления вращающегося луча.

На группу сигнальных входов 73₁..73_L блока 16 подаются L соответствующих внешних входных сигналов, например, команды переключения бортовых механизмов, рулей, режимов работы бортовых систем, сигналы связи и управления.

На группу управляющих входов 70₁₁..70_ML блока 15 подается заданная группа соответствующих управляющих сигналов (заданных напряжений нулевого и единичного уровней), устанавливающих заданный временной порядок последовательной подачи через соответствующие амплитудные и фазовые корректоры L внешних входных сигналов и очередности изменения фаз и амплитуд каждого из N соответствующих опорных сигналов.

В узле 4 из напряжения 12 заданной несущей частоты в блоке 13 формируется группа опорных напряжений, разности частот и фаз которых кратны заданным шаговым частотам и фазам, напряжение кадровой частоты, равной заданному частотному шагу, и напряжение цикловой частоты, в заданное число раз (например, в 6 раз) меньшее кадровой частоты. Распределителем 14 импульсов формируется группа импульсных последовательностей цикловой частоты, взаимный сдвиг которых и длительности импульсов в которых равны заданной длительности кадра.

В узле 5 из группы входных сигналов формируется последовательность кадровых импульсов с заданными корректирующими уменьшениями величин этих сигналов соответственно номеру кадра, и из группы опорных напряжений, поступающих с блока 4, формируется группа последовательностей опорных кадровых импульсов с дополнительно введенными заданными корректирующими фазовыми сдвигами соответственно номеру кадра.

В узле 6 преобразователями 17₁, 17₂..17_N частоты в последовательность скорректированных по амплитуде кадровых импульсов, поступающих с сигнального выхода блока 16, вводятся частотные и корректирующие фазовые сдвиги последовательностей кадровых импульсов, поступающих с опорной группы выходов блока 16. На выходах блоков 17₁, 17₂..17_N амплитуды и фазы полученных в заданных кадрах гармонических сигналах соответствуют, например, спектральным компонентам суммы 16-ти взаимно сдвинутых на заданные времена радиоимпульсов, т.е спектру расщепленного на 16 частей радиоимпульса.

В узле 7 осуществляется поочередное покадровое подключение выходов группы блоков 17₁, 17₂..17_N к входам групп пространственно разнесенных антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов, содержащихся в заданной группе блоков 19₁. . 19_K синтеза лучей 19₁..19_K в узлах формирования лучей 8₁..8_M. Использованием внешних сигналов, синхронизированных выходными напряжениями узла 4 и поступающих на добавочные входы блоков 18₁..18_N узла 7, обеспечивается получение заданной группы сигналов в общем временном кадре.

В примере 1 иллюстрируется создание эффекта заданного пространственного вращения луча посредством излучения группы сигналов с частотами и фазами, кратными соответствующим заданным частотному и фазовому шагам, группой пространственно разнесенных антенн.

Группа электромагнитных полей, создаваемых в канале 2 волновой связи в течение соответствующих временных кадров каждой группой антенн 20₁, 20₂..20_N для излучения сигналов, синфазно суммируются в соответствующие для этих групп моменты времени и в соответствующих этим группам направлениях в пространстве, образуя в заданных плоскостях вращающиеся “линии синфазности”. В антеннах 9₁. . 9_R канала 2 волновой связи этой группой электромагнитных полей возбуждаются суммарные сигналы и тем самым осуществляется пространственный синтез радиоимпульсов из когерентных гармонических сигналов – спектральных компонентов импульсов.

Использование группы блоков синтеза лучей, состоящих из расположенных на заданных интервалах соответствующих пространственных прямых линий (пример 2), позволяет получить на заданной группе плоскостей группы лучей, вращающихся в этих плоскостях навстречу друг другу. Каждому временному кадру соответствует своя группа лучей с заданными характерными параметрами, например:
– заданной несущей частотой,
– заданной цикловой частотой,
– очередностью в пределах заданного временного цикла,
– количеством частей расщепления луча в кадре, например, в первом кадре цикла формируется луч, расщепленный на 16 частей, в остальных кадрах формируются нерасщепленные лучи,
– взаимным временным сдвигом расщепленных частей луча в кадре,
– плоскостью вращения,
– скоростью вращения,
– заданными взаимными углами между линиями расположения антенн 20₁, 20₂. . 20_N для излучения сигналов блоков 19₁..19_K и узлов 8₁..8_K, чем обеспечивается заданное угловое разрешение сигналов устройством в заданных группах секторов вращения лучей и заданные взаимные фазовые сдвиги доплеровских частот модуляции синтезированных лучей и импульсов,
– заданным поворотом по отношению к соседнему лучу,
– заданной мощностью по отношению к соседнему лучу,
– заданным временным сдвигом в пределах цикла,
– относительным временным сдвигом в пределах кадра,
– частотным сдвигом относительно несущей частоты,
– формой радиоимпульсов, синтезированных в антеннах 9₁..9_R для приема сигналов,
– взаимным направлением вращения лучей в пространстве, например, встречным вращением лучей начальных и конечных кадров – это обеспечивается расположением на одной прямой линии и равноудалением от заданной центральной точки на этой линии соответствующих антенн двух групп антенн, излучающих во время этих кадров.

Например, все кадры, начиная с циклового, группируются по два. В течение первого и второго кадра сигналы излучаются соответственно первой и второй группами антенн 20₁, 20₂..20_N, расположенных на заданной прямой линии, антенны 20₁ первой и второй групп совмещены в заданной точке на этой прямой линии, остальные антенны этих групп равномерно удалены от этой заданной точки в противоположные стороны. В соответствии с этим первый и второй лучи первой и второй групп антенн вращаются навстречу друг другу, взаимно совпадая по направлению в течение соответствующих временных кадров, т.е. с взаимным сдвигом во времени на один кадр при прохождении первого и второго лучей через нормаль к заданной линии в заданной точке.

На выходах антенн 9₁..9_R в течение каждого заданного временного цикла образуется смесь соответствующего циклового импульса, создаваемого, например, расщепленным на 16 частей лучом в первом кадре, и последовательности кадровых импульсов, создаваемых, например, нерасщепленными лучами в остальных кадрах цикла; в случае приема сигналов на нормали к заданной линии расположения первой и второй групп антенн в заданной точке совмещения первых антенн этих групп временной сдвиг между синтезированными импульсами первого и второго кадров равен длительности кадра, и в случае приема сигналов в стороне от этой нормали временной сдвиг между синтезированными импульсами первого и второго кадров соответственно отличен от длительности кадра.

В узле 10 осуществляется разъединение полученных импульсов по аппаратурным каналам в соответствии с количеством частей расщепления лучей и соответствующих им синтезированных импульсов. В соответствии с этим осуществляется выделение импульсов всех начал измерений параметров лучей, например, импульса цикловой синхронизации и следующих за ним всех импульсов нечетных кадров и выделение импульсов всех окончаний измерений параметров лучей, например, следующих за импульсом цикловой синхронизации всех импульсов четных кадров, и осуществляется детектирование синтезированных радиоимпульсов и поканальное детектирование огибающих амплитудно-модулированных синтезированных импульсных последовательностей, выделенных стробированием заданных кадров.

В узле 11 осуществляется измерение параметров лучей и сигналов:
– в блоках 23₁..23_M/2 осуществляется измерение взаимных временных сдвигов между соответствующими выделенными импульсами нечетных кадров и выделенными импульсами четных кадров и, тем самым, отклонения направления приема синтезированных лучей от нормали к линии расположения первой и второй групп антенн для излучения сигналов в точке совмещения первых антенн этих групп;
– в блоках 24₁, 24₂..24_M-1, 24_M измеряются оценки средних частот огибающих амплитудно-модулированных синтезированных импульсных последовательностей, выделенных стробированием заданных синтезированных импульсов, которым соответствуют отклонения несущих частот синтезированных импульсов от заданных несущих частот излученных сигналов и, тем самым, величин доплеровских частотных сдвигов.

В блоке 13 (фиг. 2) делителями 25 и 26 частоты осуществляется понижение задающей частоты напряжения задающего генератора 12 до кадровой (шаговой) и цикловой частот. Умножителями 27₁, 27₂..27_N частоты создается сетка кратных частот, которые затем преобразователями 28₁, 28₂..28_N частоты переносятся в заданный рабочий диапазон частот.

В блоке 15 (фиг. 3) из группы коммутирующих последовательностей импульсов, каждая из которых содержит один кадр в цикле, ключевыми элементами 30₁.. 30_M соответствующих блоков 29₁..29_L коммутации формируются L коммутирующих импульсных последовательностей. Амплитуда каждого m-ого импульса в каждой 1-ой последовательности устанавливается соответствующим входным управляющим сигналом устройства. После коммутаций полученные импульсы объединяются в сумматорах 31.

В блоке 16 (фиг. 4) в заданную группу входных сигналов делителями 33₁.. 33_L напряжения вводятся заданные относительные ослабления, и в заданную группу опорных напряжений фазовращателями 37₁..37_L вводятся заданные фазовые сдвиги, соответствующие амплитудам и фазам спектров суммы синтезируемых импульсов и парциальным частям формируемых лучей. Полученные сигналы через ключевые элементы 34₁..34_L и сумматор 35 блока 32 и через ключевые элементы 38₁. .38_L и сумматор 39 группы блоков 36₁, 36₂..36_N поступают соответственно на сигнальный выход и на опорную группу выходов блока 16.

В блоках 18₁..18_M (фиг. 5) выходные сигналы блоков 17₁, 17₂..17_ND через коммутаторы 40₁, 40₂..40_N и сумматоры 41₁, 41₂..41_N последовательно передаются на входы антенн 20₁, 20₂..20_N блоков 19₁..19_K входящих в узлы 8₁..8_M и тем самым формируют заданные электромагнитные поля.

В блоке 22 (фиг. 6) синтезированные импульсы детектируются в блоке 42 и в блоке 43 выделения фронтов импульсов из них формируются видеоимпульсы. Полученная импульсная последовательность подается на счетный вход счетчика 46 опознавания цикловых импульсов и через первый блок 44 задержки импульсов – на счетный вход счетчика 45 выделения цикловых импульсов. На вход сброса счетчика 46 и через ключевой элемент 49 на вход сброса счетчика 45 с выхода генератора 51 импульсов сброса подаются импульсы заданного периода, соответствующего длительности расщепленных цикловых импульсов, и определяющее время опознавания цикловых импульсов. В случае накопления счетчиком 46 существенно плотно расположенных частей расщепленных цикловых импульсов и наполнения ими за заданное время опознавания счетчика 46 с выхода этого блока 46 через блок 47 расширения управляющих импульсов и инвертор 50 на коммутирующий вход блока 49 поступает управляющий импульс, запрещающий на один кадр сброс счетчика 45 выделения цикловых импульсов. Одновременно на коммутирующий вход блока 48 поступает управляющий импульс, разрешающий передачу полученного в этом кадре в счетчике 45 циклового импульса. Выделенный цикловый импульс с выхода циклового ключевого элемента 48 подается через блоки задержки и блоки расширения стробирующих импульсов кадровой группы на коммутирующие входы ключевых элементов 55₁, 55₂..55_M-1, 55_M, на сигнальные входы которых через блок 57 задержки поступают входные радиосигналы, которые в этих блоках разъединяются по соответствующим каналам. Одновременно в блоках 58₁.. 58_M/2 выделяются ключевыми элементами 59₁ и 59₂ и группируются пары импульсов соответственно запуска и сброса из сформированных в блоке 43 и задержанных в блоке 52 импульсов. Блоками 44, 52 и 57 осуществляются согласующие временные задержки импульсов и радиосигналов, блоками 56₁..56₂..56_M-1, 56_M осуществляются детектирования радиосигналов, выделяющие огибающие их последовательности.

В блоках 23. .23_M/2 (фиг. 7) счетчиком 60 импульсов подсчитывается количество тактовых импульсов генератора 61, счетных импульсов между соседними нечетными и четными канальными импульсами, поступающими из блока 22 выделения управляющих импульсов и соответствующими двум синхронно и встречно вращающимся пространственным лучам. Напряжения на выходах соответствующих счетчиков 60 импульсов преобразуются в цифроаналоговых преобразователях 62 в выходные напряжения устройства, выражающие угловые параметры синтезированных лучей.

В блоках 24₁, 24₂..24_M-1, 24_M (фиг. 8) счетчиками 63 импульсов подсчитываются количества периодов огибающих напряжений, полученных детектированиями в блоке 22 импульсных последовательностей синтезированных канальных сигналов. Накопление в счетчике 63 осуществляется за заданное время оценки, устанавливаемое периодом повторения импульсов сброса генератора 64 импульсов сброса. Заданное время оценивания средней частоты определяется, например, заданной допустимой погрешностью оценки средней частоты огибающей последовательности радиоимпульсов. Напряжения на выходах соответствующих счетчиков 63 импульсов преобразуются в цифроаналоговых преобразователях 65 в выходные напряжения устройства, выражающие доплеровские сдвиги несущих частот синтезированных лучей.

Пример 1.

Основные особенности формирования и обработки сигналов и соответствующих им лучей рассмотрим на примере синтеза луча одной группой антенн 20₁, 20₂.. 20_N.

В этом примере устройства синтезируется один заданный луч (М=1, – К=1), задаются неинформационные параметры сигнала и луча – несущая частота, частотный шаг и фазовый шаг излучаемых сигналов, на входы устройства поступает общий заданный сигнал A(t) и общий заданный установочный сигнал, определяющий относительные амплитуды и фазы спектральных компонентов синтезируемых импульсного сигнала и луча.

В узле 4 формируются опорные напряжения:
s_{п оп}(t) = cos((2(f_г+F_ш)t+_г+n_ш), n = 1…N,
где f, F, , – заданная в блоке 12 несущая частота, заданный в блоке 25 частотный шаг опорных напряжений, начальная фаза и заданный фазовый шаг опорных напряжений,
f_г+nF_ш, _г+n_ш – вводимые в преобразователях частоты 17₁..17_N гетеродинные частотные и фазовые сдвиги.

Для синтеза импульсного сигнала и соответствующего ему луча в блоках 17₁, 17₂. . 17_N в исходный сигнал A(t) вводятся частотные и фазовые сдвиги f_г+nF_ш, _г+n_ш соответствующих опорных напряжений
Представим частоты подученных сигналов в виде
f_г= nF_ш+f_д= A_цF_ш+f_д, f_д/F_ш< 1,
где A – ближайшее к f_г/F_ш целое число:
f_о и f_д – отсчетное значение частоты, заданное частотный шагом, и величина отклонения от этого значения несущей частоты.

Тригонометрическим преобразованием представим излучаемые сигналы в S_{n из} (t) в виде сумм компонентов на частоте f_о с косинусным и синусным модулирующими сигналами
s_{п из}(t) = s_nc(t)cos(2f_д)-s_ns(t)sin(2f_д).
Полученные сигналы излучаются антеннами 20₁, 20₂..20_N с введением в них соответствующих относительных антенных фазовых сдвигов n_a, _a и n_a – антенный фазовый шаг и вводимые в сигналы пространственным разнесением антенн взаимные фазовые сдвиги. Излученные электромагнитные поля суммируются с запаздыванием на время t_rR распространения электромагнитных полей в антеннах 9₁..9_R, образуя импульсные последовательности:

Упрощая слагаемые кратных частот и учитывая стробирующие свойства синтезированных импульсов, имеем:


(|s_ост (t)|/|s_вых(t)| << 1 при N > 100,
где T_ш – длительность интервала распределения импульсных сигналов на выходах антенн 9₁..9_R (длительность шагового временного интервала),
I(t) – синтезированный выходной импульс,
Т_вых – временной сдвиг синтезированного выходного импульса в пределах длительности шагового временного интервала,
s_ост (t) – остатки синтеза импульса из-за конечности числа N.

Временной сдвиг импульсов Т_вых соответствует шагу _a= _y–_ш фазовых сдвигов сигналов, принимаемых антенной, и определяются пространственным углом отклонения линии синфазного суммирования излучаемых сигналов от нормали к линии расположения антенн 20₁, 20₂..20_N и, обратно, каждому значению этого пространственного угла соответствует значение временного сдвига импульса Т_вых на выходах антенн 9₁..9_R, т.е. имеет место эффект “вращения луча”, угловая скорость которого определяется шагом распределения антенн 20₁, 20₂. . 20_N на заданном интервале прямой расположения этих антенн в пространстве.

В тех случаях, когда при максимальном отклонении линии синфазного суммирования излучаемых сигналов от нормали к линии расположения антенн, равном /2, имеет место _{a макс}< , шаговый временной интервал используется частично:
T_p= T_шg_a, g_a= _макс/,
где T_р – длительность рабочего временного интервала,
g_a – коэффициент антенного уменьшения шагового временного интервала.

Наличие амплитудной модуляции cos (2f_дt) амплитуд информационных импульсов используется для измерения доплеровских смещений несущих частот сигналов.

Пример 2.

Основные особенности измерения угловых параметров лучей рассмотрим на примере синтеза 6-ти расщепленных лучей 6-тью группами антенн 20₁, 20₂..20_N (М=6, К=1), каждый из которых формируется в соответствии с примером 1.

Совместную работу групп антенн рассмотрим на примере выполнения устройства в соответствии с фиг. 9 со следующими конструкционными особенностями.

Излучающие антенные элементы расположены на первой, второй и третьей прямых линиях, пересекающихся под прямым углом в точке О и образующих прямоугольную систему координат в трехмерном пространстве (X, Y, Z). Антенные элементы в конструкциях первой и второй групп антенн для излучения сигналов равномерно распределены на первом 91 и втором 92 интервалах заданной длины на первой прямой линии ОХ, третьей и четвертой групп – равномерно распределены на третьем 93 и четвертом 94 интервалах заданной длины второй прямой линии OY, и пятой и шестой групп – равномерно распределены на пятом 95 и шестом 96 интервалах заданной длины третьей прямой линии OZ. Основные (первые) антенные элементы 20₁ групп антенн для излучения расположены симметрично относительно точки пересечения первой, второй и третьей прямых линий, например, они совмещены друг с другом в этой точке, остальные излучающие антенные элементы удалены от этой точки вдоль соответствующих прямых линий (осей координат). Общая конструкция всех групп антенных элементов имеет вид трехкоординатного пространственного креста (в трехмерном пространстве).

Лучи, создаваемые первой и второй группами антенн для излучения сигналов, вращаются в первой плоскости и периодически, через заданный временной кадр, совпадают с нормалью к первой прямой линии расположения антенных элементов, после чего расходятся в противоположных направлениях.

В тех антеннах из группы антенн 9₁..9_R для приема сигналов, которые находятся на нормали к первой прямой линии расположения излучающих антенных элементов, временной сдвиг между принятыми сигналами равен длительности временных кадров между их излучениями первой и второй группами антенн для излучения сигналов, в остальных антеннах из группы антенн 9₁..9_R для приема сигналов, которые находятся в стороне от этой нормали, дополнительный временной сдвиг между принятыми сигналами соответствует удвоенному углу отклонения принимаемого луча от этой нормали.

Лучи, создаваемые третьей и четвертой группами антенн, соответственно вращаются во второй плоскости, ортогональной с первой плоскостью, и временной сдвиг между принятыми сигналами в каждой из антенн 9₁..9_R для приема сигналов соответствует удвоенному углу отклонения принимаемого луча от нормали к второй прямой линии расположения излучающих антенных элементов.

Лучи, создаваемые пятой и шестой группами антенн – соответственно вращаются в третьей плоскости, ортогональной с первой и второй плоскостями, и временной сдвиг между принятыми сигналами в каждой из антенн 9₁..9_R для приема сигналов соответствует удвоенному углу отклонения принимаемого луча от нормали к третьей прямой линии расположения излучающих антенных элементов.

Источники информации:
1. Типугин В.Н., Вейцель В.А. Радиоуправление. – М.: “Сов.радио” 1962, с. 94.

2. Справочник по радиолокации. Том 4. Радиолокационные станции и системы. / Под ред. М.Сколника/ Пер. с англ. под ред. К.Н.Трофимова.- М.: “Сов. радио”, 1978, с. 71.

3. А. с. СССР N 1007116 “Способ передачи и приема частотных сигналов”, автор Шишков В.А., 1981, опубл. Б.И. N 11, 1983.

4. Справочник по радиорелейной связи. /Под ред. С. В. Бородича. – М.: “Радио и связь”, 1981, с.110-115.

5. Рыжков A.B., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. – М. : “Радио и связь”, 1988.

6. Скалин Ю.В., Берштейн А.Г., Финкевич А.Д. Цифровые системы передачи. – М.: “Радио и связь”, 1988.

7. Жаботинский M. E. , Свердлов Ю.Л. Основы теории и техники умножения частоты. – М.: “Сов.радио”, 1964.

8. Алексеенко А.Г., Коломбет E.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. – М.: “Радио и связь”, 1985.

9. Кисель В. А. Аналоговые и цифровые корректоры. Справочник. – М.: “Радио и связь”, 1986.

10. Фрадкин С.Л. Основы теории и расчета радиолокационных приемников. – М.: “Машиностроение”, 1969.

11. Важенина З. П. , Волкова Н.П., Чадович И.И. Методы и средства временной задержки импульсных сигналов. – М.: “Сов. радио”, 1971.

12. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. – М.: “Высшая школа”, 1989.

Формула изобретения

1. Радиолиния, содержащая блок передачи сигналов, канал волновой связи и группу блоков приема сигналов и в блоке передачи сигналов, содержащая задающий генератор и основной преобразователь частоты, в канале волновой связи содержащая основную антенну для излучения сигналов и заданную группу антенн для приема сигналов и в каждом блоке приема сигналов содержащая блок фильтрации импульсных радиосигналов, вход которого соединен с выходом соответствующей антенны для приема сигналов, отличающаяся тем, что в блоке передачи сигналов введены синтезатор опорных частот, задающий вход-выход, цикловый вход-выход и кадровый вход-выход которого являются соответствующими входами-выходами устройства, и распределитель коммутирующих сигналов, образующие вместе с задающим генератором узел коммутирующих и опорных напряжений, узел расщепления лучей, состоящий из блока формирования управляющих импульсов, заданная управляющая группа входов которого является заданной управляющей группой входов устройства, и блока управления параметрами сигналов и лучей, заданная сигнальная группа входов которого является заданной сигнальной группой входов устройства, заданная группа дополнительных преобразователей частоты, образующая вместе с основным преобразователем частоты узел вращения лучей, и узел разведения сигналов лучей, состоящий из группы блоков распределения сигналов лучей, заданные добавочные группы входов и выходов которых являются соответственно заданной добавочной группой входов и заданной добавочной группой выходов устройства, в канале волновой связи введена заданная группа дополнительных антенн для излучения сигналов, образующая вместе с основной антенной для излучения сигналов основной блок синтеза лучей, заданная группа дополнительных блоков синтеза лучей, образующая совместно с основным блоком синтеза лучей основной узел формирования лучей, и заданная группа дополнительных узлов формирования лучей и в блоке приема сигналов введены блок выделения управляющих импульсов, информационный вход-выход которого является информационным входом-выходом устройства и образующий вместе с блоком фильтрации импульсных радиосигналов узел разъединения сигналов лучей, и узел измерения параметров сигналов и лучей, содержащий заданную группу блоков измерения взаимных временных сдвигов импульсов, выходы которых являются канальными угломерными выходами устройства, и заданную группу блоков оценивания частот огибающих импульсных последовательностей, выходы которых являются канальными доплеровскими выходами устройства, задающий вход-выход, цикловый вход-выход, кадровый вход-выход и заданная опорная группа выходов синтезатора опорных частот соединены соответственно с выходом задающего генератора, с входом сброса и тактовым входом распределителя коммутирующих импульсов и с опорной группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, заданные коммутирующие группы входов блока формирования управляющих импульсов и коммутирующие входы заданной группы блоков распределения сигналов лучей соответственно объединены и соединены с заданной группой выходов распределителя коммутирующих импульсов, заданная группа выходов блока формирования управляющих импульсов соответственно соединена с заданной управляющей группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы основного и дополнительных преобразователей частоты объединены и соединены с сигнальным выходом блока управления параметрами сигналов и лучей, опорные входы основного и дополнительных преобразователей частоты соединены с соответствующими опорными выходами блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы блоков распределения сигналов лучей соответственно объединены и соединены с выходами преобразователей частоты, входы основной и дополнительных антенн для излучения сигналов группы основного и дополнительных блоков синтеза лучей в основном и в каждом дополнительном узле формирования лучей соответственно объединены и соединены с сигнальными выходами соответствующего блока распределения сигналов лучей, вход блока выделения управляющих импульсов соединен с выходом блока фильтрации импульсных радиосигналов, входы запуска и входы сброса блоков измерения взаимных временных сдвигов импульсов соединены с соответствующими выходами группы парных выходов блока выделения управляющих импульсов и входы блоков оценивания частот огибающих импульсов последовательностей соединены с соответствующими выходами группы канальных выходов блока выделения управляющих импульсов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в синтезатор опорных частот введены делитель кадровой частоты, делитель цикловой частоты, заданная группа умножителей частоты и заданная группа преобразователей частоты, в блок формирования управляющих импульсов введена заданная группа блоков коммутации импульсов, состоящих из заданной группы ключевых элементов и сумматора, в блок управления параметрами сигналов и лучей введены блок амплитудной коррекции, состоящий из заданной группы делителей напряжений, заданной группы ключевых элементов и сумматора, и группа блоков фазовой коррекции, состоящих из заданной группы фазовращателей, заданной группы ключевых элементов и сумматора, в блоки распределения сигналов лучей введены заданная группа ключевых элементов и заданная группа сумматоров, в блок выделения управляющих импульсов введены импульсный детектор, блок выделения фронтов импульсов, первый и второй блоки задержки импульсов, счетчик выделения цикловых импульсов, счетчик опознавания цикловых импульсов, блок расширения управляющих импульсов, цикловой ключевой элемент, кадровый ключевой элемент, инвертор импульсов, генератор импульсов сброса, заданная кадровая группа блоков задержки стробирующих импульсов, заданная кадровая группа блоков расширения стробирующих импульсов, заданная канальная группа ключевых элементов, заданная группа детекторов огибающей импульсной последовательности, блок задержки радиосигналов и группа блоков группирования каналов, состоящих из ключевого элемента запуска и ключевого элемента сброса, в блоки измерения взаимных временных сдвигов импульсов введены счетчик импульсов, генератор счетных импульсов и цифроаналоговый преобразователь и в блоки оценивания частот огибающих импульсных последовательностей введены счетчик импульсов, генератор импульсов сброса и цифроаналоговый преобразователь, в синтезаторе опорных частот вход делителя кадровой частоты, вход делителя цикловой частоты и сигнальные входы преобразователей частоты соединены и являются задающим входом-выходом блока и устройства, выход делителя цикловой частоты является цикловым входом-выходом блока и устройства, входы умножителей частоты объединены, соединены с выходом делителя кадровой частоты и являются кадровым входом-выходом блока и устройства, опорные входы преобразователей частоты соединены с выходами соответствующих умножителей частоты и выходы преобразователей частоты являются группой опорных выходов блока, в блоке формирования управляющих импульсов коммутирующие входы ключевых элементов блоков коммутации импульсов соответственно соединены между собой и являются коммутирующей группой входов блока формирования управляющих импульсов, сигнальные входы ключевых элементов являются управляющей группой входов блока формирования управляющих импульсов и устройства, выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров и выходы сумматоров являются группой выходов блока формирования управляющих импульсов, в блоке управления параметрами сигналов и лучей коммутирующие входы ключевых элементов блока амплитудной коррекции и группы блоков фазовой коррекции соответственно соединены между собой и являются коммутирующей группой входов блока управления параметрами сигналов и лучей, сигнальные входы ключевых элементов соединены с выходами соответствующих делителей напряжения и фазовращателей и выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров, входы делителей напряжения и выход сумматора блока амплитудной коррекции являются сигнальной группой входов и сигнальным выходом блока управления параметрами сигналов и лучей и входы фазовращателей и выходы сумматоров соответствующих блоков фазовой коррекции являются опорной группой входов и опорной группой выходов блока управления параметрами сигналов и лучей, в блоках распределения сигналов лучей коммутирующие входы ключевых элементов блока соединены между собой и являются коммутирующим входом блока, сигнальные входы ключевых элементов являются сигнальной группой входов блока и выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих сумматоров, выходы сумматоров являются сигнальной группой выходов блока, свободные входы сумматоров и выходы ключевых элементов являются добавочными группами входов и выходов блока и устройства, в блоке выделения управляющих импульсов входы импульсного детектора и блока задержки радиосигналов соединены между собой и являются информационным входом-выходом блока и устройства и выход импульсного детектора соединен с входом блока выделения фронтов импульсов, входы первого и второго блоков задержки импульсов и сигнальный вход счетчика опознавания цикловых импульсов объединены и соединены с выходом блока выделения фронтов импульсов, счетный вход, вход сброса и выход счетчика выделения цикловых импульсов соединены соответственно с выходом первого блока задержки, с выходом кадрового ключевого элемента и сигнальным входом циклового ключевого элемента, вход сброса счетчика опознавания цикловых импульсов и сигнальный вход кадрового ключевого элемента объединены и соединены с выходом генератора импульсов сброса, выход инвертора импульсов соединен с коммутирующим входом кадрового ключевого элемента, выход счетчика опознания цикловых импульсов соединен с входом блока расширения управляющих импульсов, вход инвертора импульсов и коммутирующий вход циклового ключевого элемента объединены и соединены с выходом блока расширения управляющих импульсов, входы блоков задержки стробирующих импульсов объединены и соединены с выходом циклового ключевого элемента, входы блоков расширения стробирующих импульсов соединены с выходами соответствующих блоков задержки стробирующих импульсов, сигнальные входы ключевых элементов канальной группы объединены и соединены с выходом блока задержки радиосигналов, выходы ключевых элементов канальной группы соединены с входами соответствующих детекторов огибающей импульсной последовательности, коммутирующие входы первой заданной парциальной группы ключевых элементов канальной группы объединены с коммутирующими входами ключевых элементов запуска соответствующих блоков группирования каналов и соединены с выходами блоков расширения стробирующих импульсов соответствующей первой заданной парциальной группы, коммутирующие входы второй заданной парциальной группы ключевых элементов канальной группы объединены с коммутирующими входами ключевых элементов сброса соответствующих блоков группирования каналов и соединены с выходами блоков расширения стробирующих импульсов соответствующей второй заданной парциальной группы, в блоках измерения взаимных временных сдвигов импульсов вход запуска и вход сброса счетчика импульсов являются соответствующими входами блока, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, заданная группа входов цифроаналогового преобразователя соответственно соединена с заданной группой выходов счетчика импульсов и выход цифроаналогового преобразователя является соответствующим угломерным выходом блока и устройства, в блоках оценивания частот огибающих импульсных последовательностей счетный вход счетчика импульсов является входом блока, вход сброса счетчика импульсов соединен с выходом генератора импульсов сброса, заданная группа входов цифроаналогового преобразователя соответственно соединена с заданной группой выходов счетчика импульсов и выход цифроаналогового преобразователя является соответствующим доплеровским выходом блока и устройства.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что антенны для излучения сигналов конструкционно выполнены в виде антенных элементов соответствующих групп формирователей лучей, расположенных на первой, второй и третьей прямых линиях, пересекающихся под прямыми углами в заданной точке пространства и образующих заданную систему координат в трехмерном пространстве, антенные элементы первой и второй групп антенн для излучения сигналов равномерно распределены на первом и втором интервалах заданной длины первой прямой линии, третьей и четвертой групп антенных элементов – равномерно распределены на третьем и четвертом интервалах заданной длины второй прямой линии, и пятой и шестой групп антенных элементов – равномерно распределены на пятом и шестом интервалах заданной длины третьей прямой линии, основные антенные элементы всех групп антенн для излучения расположены симметрично относительно заданной точки пересечения прямых линий, остальные излучающие антенные элементы соответствующих групп удалены от этой точки вдоль соответствующих прямых линий, образуя конструкцию в виде трехмерного пространственного креста из соответствующих групп антенных элементов.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.04.2006

Извещение опубликовано: 27.03.2007 БИ: 09/2007