Подстригаев Алексей Сергеевич. Широкополосный матрично-параллельный приемник средств радиотехнической разведки с пониженной неоднозначностью определения частоты радиолокационных сигналов

brief description

Подстригаев Алексей Сергеевич. Широкополосный матрично-параллельный приемник средств радиотехнической разведки с пониженной неоднозначностью определения частоты радиолокационных сигналов: автореферат дис. ... кандидата Технических наук: 05.12.14 / Подстригаев Алексей Сергеевич;[Место защиты: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина)], 2016

Брянский государственный технический университет
На правах рукописи

Подстригаев Алексей Сергеевич
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ МАТРИЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПРИЕМНИК
СРЕДСТВ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ С ПОНИЖЕННОЙ
НЕОДНОЗНАЧНОСТЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
Специальность: 05.12.14 – Радиолокация и радионавигация
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель
д.т.н., проф.
Лихачев Владимир Павлович
Брянск – 2016

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ
СТАНЦИЙ РТР И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
1.1 Анализ процесса ведения РТР в условиях сложной радиоэлектронной обстановки 15
1.2 Обзор базовых схем приемных устройств и технологий обработки сигналов 17
1.3 Сравнительный анализ базовых схем приемных устройств РТР 30
1.4 Постановка научной задачи исследования 37
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОЗНАЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЧАСТОТЫ В МАТРИЧНОМ ПРИЕМНИКЕ ОБЩЕЙ
И ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ РТР 39
2.1 Классификация неоднозначности определения частоты в матричном
приемнике 39
2.1.1 Неоднозначность определения частоты первого рода 39
2.1.2 Неоднозначность определения частоты второго рода 40
2.1.3 Неоднозначность определения частоты третьего рода 41
2.1.4 Неоднозначность определения частоты четвертого рода 41
2.2 Математическое описание неоднозначности определения частоты
второго рода 42
2.2.1 Оценка НОЧ-2 методами теории вероятностей и математической статистики 42
2.2.2 Оценка величины НОЧ-2 по ширине полосы неоднозначности 51

2.3 Имитационное моделирование вероятностных характеристик матричного приемника с учетом неоднозначности определения частоты второго рода 52
2.4 Сравнительный анализ показателей эффективности способов снижения неоднозначности определения частоты 57

3
2.4.1 Неоднозначность определения частоты первого рода 57
2.4.2 Неоднозначность определения частоты второго рода 59
2.4.3 Неоднозначность определения частоты третьего рода 67
2.4.4 Неоднозначность определения частоты четвертого рода 68
2.5 Выводы 69
ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ШИРОКОПОЛОСНОГО ПРИЕМНИКА
МАТРИЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ТИПА 71
3.1 Обоснование технических решений, улучшающих показатели качества ШПрУ ОИРТР 71
3.2 Разработка обобщенной структурной схемы ШПрУ ОИРТР 75

3.2.1 Описание функционирования матрично-параллельного приемника 75
3.2.2 Оценка показателей качества матрично-параллельного приемника 82

3.3 Описание закономерностей на частотном плане 85
3.4 Методика проектирования матрично-параллельного приемника 89
3.5 Выводы 95
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ,
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРАКТИЧЕСКОЙ
РЕАЛИЗАЦИИ, ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
МАТРИЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРИЕМНИКА 96
4.1 Экспериментальное исследование неоднозначности определения
частоты в матричном приемнике 96
4.1.1 Описание схемы исследуемого матричного приемника 96
4.1.2 Описание методики эксперимента по исследованию НОЧ в матричном приемнике 99
4.1.3 Результаты эксперимента по исследованию НОЧ в матричном приемнике 101
4.1.4 Анализ результатов эксперимента по исследованию НОЧ в матричном приемнике 103
4.2 Совершенствование технологии настройки и проверки полосковых
СВЧ-узлов приемника 105
4.2.1 Обоснование требований к технологии 105

4
4.2.2 Разработка технических решений, повышающих технологичность
проектирования и производства полосковых СВЧ-узлов 107
4.2.4 Методика измерений. Экранирование СВЧ-узлов 110
4.2.5 Исследование погрешности измерений 110
4.2.6 Оценка эффекта от внедрения технологии настройки и проверки полосковых СВЧ-узлов 114

4.3 Пример расчета унифицированного приемного модуля ОИРТР 117
4.4 Исследование показателей качества УПМ 122

4.4.1 Оценка надежности 122
4.4.2 Оценка показателей технико-экономической эффективности 126
4.5 Выводы 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 129
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134
Приложение А. Экспериментальные данные по исследованию НОЧ
в матричном приемнике 150
Приложение Б. Интенсивность отказов элементов 152
Приложение В. Копии патентов и актов внедрения 156

bibliography

В работе получены следующие основные научные и практические ре-зультаты:
1. Предложена экспериментально подтвержденная классификация
неоднозначности определения частоты по причинам ее возникновения.
2. Разработаны способы оценки величины НОЧ-2 на основе значений:
1) вероятности ложной тревоги приемника, уточненной с учетом обнаруже¬
ния сигнала за границами частотных каналов приемника; 2) ширины суммар¬
ной полосы неоднозначности приемника 4/НОЧ , в которой происходит лож¬
ное обнаружение. Показано существенное увеличение вероятности ложной
тревоги при учете НОЧ-2. Разработана зарегистрированная в Реестре про¬
грамм для ЭВМ программа, реализующая первый способ оценки НОЧ-2.
3. Выполнен сравнительный анализ эффективности двух способов
снижения НОЧ-2: использования УИЧ и разделения каналов на две группы.
Показано, что ширина полосы неоднозначности при разделении каналов на
группы в 23 раза уже полосы неоднозначности, возникающей при использо¬
вании УИЧ. Однако, анализ значений вероятности ЛТ и выигрыша в отноше¬
нии сигнал-шум показал приблизительно одинаковый эффект от использова¬
ния обоих средств снижения НОЧ-2. Также показано, что при использовании
средств снижения НОЧ-2 эффект достигается в полосе вблизи границы кана¬
ла и заключается в том, что для заданной вероятности ЛТ мощность мешаю¬
щего сигнала в соседнем канале может быть больше на величину Δq.
4. Разработаны принципы построения матрично-параллельного ШПрУ
РТР с пониженной НОЧ, в том числе основанные на использовании защи¬
щенных патентами РФ: обобщенной структурной схемы ШПрУ РТР матрич-
но-параллельного типа; способа снижения НОЧ-3, отличающегося от извест¬
ных отсутствием пропуска и минимальной задержкой сигнала; технического
решения, исключающего потерю короткого импульса для обработки, осно¬
ванного на введении в состав обнаружителя линии задержки.

130
5. Разработаны принципы проектирования матрично-параллельного
ШПрУ РТР со сниженной НОЧ, в том числе:
- на основе аналитически полученных закономерностей в соотноше¬нии рабочих и промежуточных частот построены номограммы для выбора границ ДПЧ при заданной ширине полосы РЧ;
- показана возможность понижения промежуточных частот за счет па-раллельного включения нескольких схем;
- на основе исследованных особенностей и закономерностей разрабо¬тана методика проектирования.

6. Обоснованы принципы совершенствования технологии настройки и проверки полосковых СВЧ-устройств. На основе разработанных и защищен¬ных патентом РФ технических решений, реализующих технологию, спроек¬тировано и изготовлено универсальное технологическое приспособление. Экспериментально обоснована эффективность крепления СВЧ-устройств на приспособлении методом прижатия. В результате использования технологии показано сокращение времени создания опытного образца перспективной станции помех на 22… 25 % и станции РТР на 19… 22 %.
7. На примере спроектированного унифицированного приемного моду¬ля ОИРТР показано, что без ухудшения технических характеристик и при со-измеримой стоимости: время наработки до отказа увеличивается более чем на 40 %; обеспечивается прием ШПС и коротких импульсов; обеспечено снижение НОЧ; повышается эффективность при работе в условиях сложной РЭО (исключаются ложные частоты; пропускная способность в части различения сигналов увеличивается в 10 раз, в части обработки сигналов - в 2 раза); мгновенная полоса анализа увеличивается в 2 раза; возможность адаптивного выбора УОС обеспечивает универсальность для средств ОИРТР.
Рассмотренные в диссертационной работе вопросы позволяют говорить о возможности и необходимости дальнейшего развития средств РТР. Разра-ботанные технические решения, программные средства и технологии могут быть использованы при построении перспективных средств ОИРТР.