Устройство для измерения пространственно-поляризационных параметров радиосигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к адаптивным антенным системам. Цель изобретения - повышение точности измерения путем увеличения отношения сигнал/шум. Устройство содержит антенный блок 1 из N пространственно поляризационных разнесенных антенных элементов, N - канальный приемник 2, блок 4 взвешенного сложения, усилитель 5, детектор 6 огибающей, блок 7 индикации и регистрации ДН, блок 8 задания пространственно-поляризационных параметров и г-р 9 сканирования. Поставленная цель достигается введением в устройство блока 3 свертки. Если, допустим, для анализируемого источника сигнала отношение сигнал/шум перед взвешиванием составляет 3дБ, тогда эффективная ширина отклика в пространственном спектре окажется равной 2°, что определяет угловую точность измерения местоположения источника сигнала. При условии, что над данным сигналом произведена процедура сжатия, занимаемая им полоса сократится, скажем, в 4 раза, что эквивалентно увеличению отношения сигнал/шум на 6 дБ. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 04 В 17/00

° " ц «,1 !

Г:..:. .: .: .:г .А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4295134/24-09 (22) 10.08.87 .(46) 07.11.89. Бюл. В 41 (72) В.В. Никитченко и А.И. Соломатин (53) 621 Зоб 664 (088 8) (56) Тепяяков И,M. и др ° Радиолинии космических систем передачи информации. — M. Советское радио, 1975, с. 50-55.

Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения. — ТИИЭР, 1982, 70, Ф 9, с. 19-32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИОСИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике, в частности к адаптивным антенным системам. Цель изобретения— .повьппение точности измерения путем увеличения отношения сигнал/шум.

Устр-во содержит антенный блок 1 иэ и пространственно-поляризационных разнесенных антенных элементов,п-канальный приемник 2, блок 4 взвешенного сложения, усилитель 5, детектор 6 огибающей, блок 7 индикации и регистрации

ДН, блок 8 задания пространственнополяриэационных параметров и г-р 9 сканирования. Поставленная цель достигается введением в устр-во блока 3 свертки. Если, допустим, для анализируемого источника сигнала отношение сигнал/шум перед взвешиванием составляет 3 дБ, тогда эффективная ширина отклика в пространственном спектре о окажется равной 2, что определяет а ф угловую точность измерения местоположения источника сигнала. При условии, что над данным сигналом произведена процедура сжатия, занимаемая им поло- ( са сократится, скажем, в 4 раза, что эквивалентно увеличению отношения сигнал/шум на 6 дБ. 4 ил.

1520670

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к области адаптивных антенных систем (ААС), и может использоваться для измерения пространственно-поляризационных (ПП) параметров (ППП) радиосигналов.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем увеличения отношения сигнал/шум.

На фиг.l представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 -- структурная электрическая схема блока свертки; на фиг.3 — возможность сжатия спектра сигнала при его свертке; на фиг..4 — зависимость эффективной ширины диаграммы направленности для 4-элементной ААС с полуволновым разносом антенных элементов от отношения сигнал/шум для волны„ приходящей по нормали к линии расположения антенных элементов.

Устройство содержит антенный блок

1 из и пространственно-поляризационных разнесенных антенных элементов, и-канальный приемник 2, блок 3 свертки, блок 4 взвешенного сложения, усилитель 5, детектор 6 огибающей, блок

7 индикации и регистрации диаграммы направленности, блок 8 задания ППП и генератор 8 сканирования, Блок 3 свертки содержит и идентичных фильтров 10 (по количеству элементов антенной системы), каждый из которых состоит из первого смесителя ll, регулируемого усилителя 12, узкополосного фильтра 13, второго смесителя 11 и амплитудного детектора 14, а также гетеродин 15.

Устройство работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигналов и шумов, принятая антенным блоком 1, через и-канальный приемник 2,настроенный на требуемую частоту Я поступает на блок 3 свертки. Сигналы на входе блока 3 представляют собой излучения от ПП сосредоточенных источников, попадающие в поло" су пропускания и-канального приемника 2, в котором они преобразуются к промежуточной частоте (ПЧ) Я„ .

Число каналов определяется количеством элементов антенного блока 1.

В блоке 3 осуществляется устранение амплитудной и фазовой модуляции принимаемых сигналов. Свернутые сигналы с ППП 9 поступают на блок 4 Е взвешенного сложения, где складываются их компоненты от различных ан.тенных элементов, перемноженные с ком— понентами вектора весовых коэффициентов, поступающего с блока 8 и соответст— вующего в каждый момент времени сканирующему вектору ППП. Сканирование последнего в заданных пределах обеспечивается генератором 9 сканирования. Результирующий сигнал с блока

4 по тупает на усилитель 5 и детек", тор 6 огибающей. Сигнал с выхода детектора 6 поступает на первый вход блока 7 индикации и регистрации диаграммы направленности. Совпадение в некоторый момент времени сканирующего вектора ППП с вектором ППП одного из источников сигналов Вс„(t) = 6 р — 1,И обеспечивает согласованный прием данного сигнала. Остапьные источники при этом воспринимаются как помехи и подавляются. Факт согласо-. ванного приема регистрируется в блоке 7, на второй вход которого поступают текущие значения сканирующих ППП 8« (t). Уровень выходного сигнала у(С) при этом определяется, главным образом, уровнем j-ro источника сигнала. По мере изменения ска" нирующего вектора ППП условие 8«(t)=

= 6 перестает выполняться, данный источник также воспринимается как помеха н подавляется. В результате уровень выходного сигнала резко па" дает. Процедура последовательно пов-, торяется по каждому из радиосигналов с ППП в диапазоне сканирования. Сжатие спектра сигнала приводит к увеличению отношения сигнал/шум на входе блока 4 взвешенного сложения.

В результате этого повышается точность измерения ППП радиосигнала за счет увеличения высоты (уменьшения ширины) отклика на данный сигнал в

ПП спектре.

Блок 3 работает следующим образом.

Напряжение сигнала, промодулированное по амплитуде и фазе, поступающее с i-го выхода и-канального приемника 2, в общем случае можно пред" ставить в виде 10 U{t) сов(Ядр +

+Q(t) + ;), =1,п, где рА; и Q; учиты" вают различия амплитуд и разности фаз для сигнала в различных антенных элементах; U(t) и (g {t) описывают амплитудную и фазовую модуляции сигнала, В каждом фильтре 10 производится фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ} и регулировка амплитуды сигнала, 1520б70

35

ФАЛЧ осуществляется первым 11, и вторым 11 смесителями, так что из промежуточной частоты дважды вычитаются сначала частота гетеродина 15 Я, в первом смесителе 11,, а затем разностная частота Я „ — Я „ во втором смесителе 11 . В результате на вьжоде второго смесителя 11 появляется сигнал с чатотой я,, который не несет информации о модулирующем исходный сигнал по частоте колебаний. Регулировка амплитуды осуществляется в регулируемом усилителе 12, коэффициент усиления которого изменяется в зависимости от уровня модулирующего исходный сигнал по амплитуде колебания, которое выделяется амплитудным детектором 14. Реально идеальное сжатие сигнала получить не представляется возможным, Степень его реализации зависит, в частности, от точности отслеживания амплитуды и фазы сигнала. Таким образом, с выхода регулируемого усилителя 12 через узкополосный фипьтр 13 на вход блока 4 поступает напряжение в виде

p;U сов(Я t + g;}, с которого в идеале сняты фазовая

1. (1} и амплитудная U(t} модуляции, Комплексная весовая функция, обеспечивающая свертку принимаемого сигнала, определяется выражением

w(t) = (1/U(t)J exp!, g(t) На фиг.3 показана возможность сжатия спектра сигнала при его свертке. Видно, что в относительно узкой полосе частот имеется возможность существенного повышения уровня сигнала. Снятие амплитудной модуляции может осуществляться с помощью амплитудного ограничителя, однако в этом случает возникают трудности с выбором порога ограничения. Для сигналов с угловой модуляцией необходимость в регулировке амплитуды отсутствует.

Эффективность работы устройства может быть оценена с использованием графика на фиг.4, где представлена зависимость эффективнои ширины пространственного спектра Ь 9 + для 4элементной ААС с полуволновым разно)

I сом антенных элементов от отношения сигнал/шум для волны, приходящей по нормали к линии расположения антенных элементов. Видно, что для получения о

Ь9д 1 необходимо иметь отношение сигнал/шум порядка 10 дБ и выше °

Если, допустим, для анализируемого источника сигнала отношение сигнал/ шум перед взвешиванием составляет

3 Дб, тогда эффективная ширина отклика в простр 1НсТВрНН0М спектре окажето ся равной 2, что определяет угловую точность измерения местоположения источника сигнала. При условии, что - над данным сигналом произведена процедура сжатия (фиг,3) занимаемая им полоса сокращается, скажем, в 4 раза, что эквивалентно увеличению отношения сигнал/шум на 6 дБ.

В этом случае отношение сигнал/шум перед взвешиванием составляет 9 дБ, соответственно 69 - — 1 . Таким обра() зом процедура сжатия в данном примере обеспечивает повышение точности измерения пространственных параметров радиосигнала в 2 раза.

Формула изобретения

Устройство для измерения пространственно-поляризационных параметров радиосигналов, содержащее последовательно соединенные антенный блок из и пространственно-поляризационно разнесенных антенных элемен" тов и и-канальный приемник, последовательно соединенные блок взвешенного сложения, усилитель, детектор огибающей и блок индикации и регистрации диаграммы направленности, последовательно соединенные генератор сканирования и блок задания пространственно-поляризационных параметров, выходы которого подключены к управляющим входам блока взвешенного сложения и к параметри" ческим входам блока индикации и регистрации диаграммы направленности о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения отношения сигнал/ шум, введен блок свертки, включенный между выходами и-канального приемника и сигнальными входами блока взвешенного сложения, при этом блок свертки выполнен в виде гетеродина и параллельных фильтров, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый смеситель, второй смеситель, амплитудный детектор, регулируемый усилитель и узко1520670 ав

ЕО 30

Фиа. /

Составитель А. Сеселкин

Техред Л,Сердюкова . Корректор Л. Обручар

Редактор И. Шмакова

Заказ 6770/57 Тираж 626 1, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно †издательск комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 полосный фильтр, причем пс-.рвый вход первого смесителя соединен с выходом гетеродина, вторые входы первого и второго смесителей объединены и являются одним из входов блока свертки, выход второго смесителя подключен к второму входу регулируемого усилителя, а выход узкополосно5 го фильтра является одним из выходов блока свертки.