Потенциальные возможности узкополосной радиолокации с пространственной модуляцией сигналов

Шайдуров, Г. Я.; Когтин, А. В.

doi:10.30898/1684-1719.2024.2.9

Аннотация

Рассматриваются способы радиолокации с узкополосным излучением путем коммутации диаграммы направленности антенны вокруг равносигнальной зоны, либо в ортогональных плоскостях, позволяющие существенно (на десятки дБ) снизить мощность передатчика за счет сужения полосы пропускания приемника. Дальность до цели определяется вычислением разности фаз принятого сигнала на частоте коммутации опорного сигнала этой частоты стабилизируемой кварцевым генератором. Показана возможность повышения точности измерения дальности за счет введения двух шкал: грубой, определяемой частотой коммутации, длина волны которой соответствует двойной дальности до цели, и точной, с более высокой частотой коммутации. Поскольку требуемая мощность излучения передатчика в узкополосном случае определяется помехоустойчивостью фазовых измерений, то при заданной дальности действия системы, путем увеличения мощности передатчика, можно снизить погрешность измерения дальности. Как известно, в импульсном методе радиолокации точность оценки дальности ограничена длительностью излучаемого импульса и практически не зависит от мощности передатчика. По этой причине используемые радиолокационные станции (РЛС) не позволяют обеспечить точность оценки их координат лучше, чем десятки метров. Возможный вариант решения подобной задачи является использование непрерывных сигналов с частичной модуляцией, однако требующей широкой полосы пропускания приемников определяемой девиацией частоты, что существенно снижает помехоустойчивость системы. Недостатком описываемого ниже метода узкополосной радиолокации с пространственной модуляцией сигнала является невозможность различения целей, находящихся на одном азимуте. Однако в целом ряде задач, например, при использовании в высотомерах, высокоточных радиогеодезических измерений и др. использование описываемых в статье вариантов РЛС дают возможность повысить точность измерения дальности не достигаемой другими методами. Основным преимуществом нового метода является: скрытность; высокая помехоустойчивость; минимальная мощность излучения передатчика; возможность быстрой смены несущей частоты, независимость от скорости движения цели, поскольку измерения фазы сигнала определяется лишь частотой коммутации.

радиолокация
узкополосная
пространственная модуляция
амплитуда
частота
коммутация
дальность
измерения
фазоразностные

Abstract (in English)

The potential of narrowband radar with spatial modulation of signals

The methods of radar with narrow-band radiation by switching the antenna pattern around the equi-signal zone or in orthogonal planes are considered, which significantly (by tens of dB) reduce the power of the transmitter by narrowing the receiver bandwidth. The range to the target is determined by calculating the phase difference of the received signal at the switching frequency of the reference signal of this frequency by a stabilized quartz oscillator. It is shown that it is possible to increase the accuracy of measuring the range by introducing two scales: coarse, determined by the switching frequency, the wavelength of which corresponds to a double range to the target, and accurate, with a higher switching frequency.Since the required radiation power of the transmitter in the narrowband case is determined by the noise immunity of phase measurements, then at a given range of the system, by increasing the power of the transmitter, it is possible to reduce the error of measuring the range. As is known, in the pulsed radar method, the accuracy of the range estimation is limited by the duration of the emitted pulse and practically does not depend on the power of the transmitter. For this reason, the radars used do not allow for the accuracy of estimating their coordinates better than tens of meters. A possible solution to such a problem is the use of continuous signals with partial modulation, but requiring a wide bandwidth of receivers determined by frequency deviation, which significantly reduces the noise immunity of the system. The disadvantage of the narrowband radar method described below with spatial signal modulation is the inability to distinguish targets located at the same azimuth. However, in a number of tasks, for example, when used in altimeters, over-the-horizon radar, high-precision radio geodesic measurements, etc., the radar options described in the article make it possible to increase the accuracy of measuring the range not achieved by other methods. The main advantage of the new method is: stealth; high noise immunity; minimum radiation power of the transmitter; the ability to quickly change the carrier frequency, independence from the speed of movement of the target, since the measurement of the signal phase is determined only by the switching frequency.

Для цитирования

Шайдуров Г.Я., Когтин А.В. Потенциальные возможности узкополосной радиолокации с пространственной модуляцией сигналов // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.2.9

Литература

Хохлов С.В. История отечественной радиолокации. М.: Изд. Столичная энциклопедия. 2015. С. 735.
Бузыкин В.Т., Носков В.Я. Автодины. Области применения и перспективы развития // Радиотехнические системы миллиметрового и субмиллиметрового диапазона волн. Харьков: Институт радиофизики и электроники АН Украины. 1991. С. 38-47.
Pat. USA № 2594317. Corrected Date Tracking System / Lancor J., Willston Jr., Binns J., Park F. Publ. 29.04.1952
Гинзбург П. Радиолокационная технология с низкой пропускной способностью обеспечивает улучшенное обнаружение объектов / Nature Communications. Тель-Авив. 2019.
Пат. РФ № 2622908. Радиолокационный способ обнаружения летательных аппаратов / Фомин А.Н., Шайдуров Г.Я., Гарин Е.Н. Опубл. 21.06.2017.
Пат. РФ № 2797828. Способ радиолокации / Шайдуров Г.Я. Опубл. 27.07.2022.
Кудинов Д.С., Шайдуров Г.Я. Радиолокационный параметрический метод поиска мин и минных полей в движении // Успехи современной радиоэлектроники. 2015 № 10. С. 134-139.
Пат. РФ № 2380259. Способ неразрушающего контроля железнодорожных рельсов в процессе движения подвижного состава и устройство для его осуществления / Шайдуров Г.Я. Опубл. 27.01.2010.
Пат. РФ № 2760505. Радиолокационный способ мониторинга геодезического створа высотных плотин / Шайдуров Г.Я. Опубл. 25.02.2021.
Чмых М.К. Цифровая фазометрия. М.: Радио и связь. 1993. С. 184.