Акустооптический приемник

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приема сложных сигналов, анализа их амплитудного спектра и пеленгации источника излучения сложных сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство, содержащее две приемные антенны, два смесителя, два гетеродина, усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, фазометр и индикатор, введены четыре усилителя промежуточной частоты, амплитудные детекторы, три ключа, шесть перемножителей, три узкополосных фильтра, три блока обработки сигналов, два полосовых фильтра, два фазометра, два индикатора, последовательно соединенные и оптически сопряженные лазер, коллиматор, три ячейки Брэгга, три фокусирующие линзы. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приема сложных сигналов, анализа их амплитудного спектра и пеленгации источника излучения сложных сигналов.

Известны устройства для приема сигналов, принцип действия которых основан на использовании параметров, обмотки возбуждения которых соединены с выходом синфазированного генератора; синфазного и квадратурного каналов; ячейки Брэгга; поэлементного приема и преобразования выборок в двоичный код; частотных и фазовых демодуляторов; корреляторов и согласованных фильтров и т. д.

Известно устройство [1] , представляющее собой пеленгатор, содержащий две разнесенные системы, два соответствующих усилителя высокой частоты, три смесителя, гетеродин, узкополосный фильтр и усилитель промежуточной частоты.

Из известных устройств наиболее близким к данному является устройство [2] , содержащее две приемные антенны, два смесителя, два гетеродина, усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, а также последовательно соединенные фазометр и индикатор.

Известное устройство [2] , выбранное в качестве прототипа, обладает невысокой точностью.

Техническим результатом, достигаемым с помощью данного изобретения, является расширение функциональных возможностей устройства путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сложных сигналов, а также представление результата пеленгации в цифровой форме.

Указанный результат достигается тем, что в известное устройство [2] введены второй, третий, четвертый и пятый усилители промежуточной частоты, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий ключи, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой перемножители, второй, третий и четвертый узкополосные фильтры, первый, второй и третий блоки обработки сигналов, первый и второй полосовые фильтры, второй и третий фазометры, второй и третий индикаторы, а также введены последовательно установленные и оптически сопряженные лазер, коллиматор, первая, вторая и третья ячейки Брэгга, первая, вторая и третья фокусирующие линзы.

Кроме того, каждый из трех блоков обработки сигналов содержит последовательно соединенные блок вычитания, сумматор по модулю два и первый мультиплексор, а также второй мультиплексор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, элемент И, счетчик, первый регистр хранения, цифровой компаратор, второй регистр хранения и индикатор, а также последовательно соединенные n элементов задержки, n перемножителей, n фильтров нижних частот, n блоков сравнения и регистр сдвига, а также дополнительный элемент задержки.

Структурная схема устройства представлена на фиг. 1, где обозначено: 1 - первая антенна; 2 - преобразователь частоты; 3 - первый гетеродин; 4 - второй гетеродин; 5 - первый смеситель; 6 - второй смеситель; 7 - первый усилитель промежуточной частоты; 8 - второй усилитель промежуточной частоты; 9 - второй усилитель промежуточной частоты; 10 - четвертый усилитель промежуточной частоты; 11 - пятый усилитель промежуточной частоты; 12 - первый амплитудный детектор; 13 - второй амплитудный детектор; 14 - третий амплитудный детектор; 15 - четвертый амплитудный детектор; 16 - пятый амплитудный детектор; 17 - шестой амплитудный детектор; 18 - лазер; 19 - коллиматор; 20 - первая ячейка Брэгга; 21 - вторая ячейка Брэгга; 22 - третья ячейка Брэгга; 23 - первая фокусирующая линза; 24 - вторая фокусирующая линза; 25 - третья фокусирующая линза; 26 - первый фотодетектор; 27 - второй фотодетектор; 28 - третий фотодетектор; 29 - вторая антенна; 30 - первый перемножитель; 31 - первый узкополосный фильтр; 32 - второй перемножитель; 33 - второй узкополосный фильтр; 34 - первый фазометр; 35 - первый индикатор; 36 - третий перемножитель; 37 - третий узкополосный фильтр; 38 - второй фазометр; 39 - второй индикатор; 40 - четвертый перемножитель; 41 - четвертый узкополосный фильтр; 42 - третий фазометр; 43 - третий индикатор; 44 - пятый перемножитель; 45 - шестой перемножитель; 46 - первый полосовой фильтр; 47 - второй полосовой фильтр; 48 - первый блок обработки сигналов; 49 - второй блок обработки сигналов; 50 - третий блок обработки сигналов.

На фиг. 2 представлена структурная схема каждого из блоков обработки сигналов; 51 - первый информационный вход блока; 52 - второй информационный вход блока; 53 - блок вычитания; 54 - сумматор по модулю два; 55 - первый мультиплексор; 56 - второй мультиплексор; 57 - многоканальный коррелятор; 58 - n элементов задержки; 59 - блок из n перемножителей; 60 - n фильтров нижних частот; 61 - n блоков сравнения; 62 - регистр сдвига; 63 - генератор тактовых импульсов; 64 - элемент И; 65 - дополнительный элемент задержки; 66 - счетчик; 67 - первый регистр хранения; 68 - цифровой компаратор; 69 - второй регистр хранения; 70 - четвертый индикатор.

На фиг. 3 представлена частотная диаграмма, поясняющая принцип образования зеркальных каналов приема.

На фиг. 4 показан принцип пеленгации источника излучения сложных сигналов в одной плоскости фазовым методом.

На фиг. 5 представлена пеленгационная характеристика устройства.

На фиг. 6 представлена таблица истинности.

Устройство работает следующим образом.

Принцип пеленгации источника излучения сложных сигналов осуществляется фазовым методом, при котором сигналы принимаются двумя антеннами, фазовые центры которых разнесены в пространстве на расстояние d (измерительная база) (фиг. 4). Линия визирования источника излучения сложных сигналов образует угол γ с осью, перпендикулярной к линии, соединяющей обе антенны, т. е. с равносигнальным направлением. Расстояния между приемными антеннами 1, 29 и источником излучения сигналов определяются выражениями R₁= R+(d/2)sinγ, R₂= R-(d/2)sinγ. Запаздывание сигналов, принимаемых антеннами 1 и 29, определяется разностью хода лучей ΔR = R₁ - R₂ = d˙ sinγ.

Разность расстояний ΔR соответствует разности фаз Δϕ= 2Π(ΔR/λ)= 2Π(d/λ)sinγ, где λ - длина волны.

Это дает возможность определить угол прихода γ радиоволн по измеренной величине фазового сдвига Δϕ между сигналами, принимаемыми двумя разнесенными антеннами 1 и 29.

Последнее выражение показывает, что фазовый сдвиг Δϕ обращается в нуль не только при γ = 0, но также и при других углах рассогласования, соответствующих условию γ = arcsin 2nΠ/Kd , n = 1, 2, 3, . . . K = 2Π/d . Вследствие этого пеленгационная характеристика (фиг. 5) U_вых(γ)= U₀·cosΔϕ = U₀·cos[2Π(d/λ)·sinγ] , где U_o - амплитуда сравниваемых колебаний, получается знакопеременной, обладающей наряду с основным направлением (истинным пеленгом γ_o ), многими ложными направлениями (ложными пеленгами γ₁, γ₂ ). В этом заключается причина неоднозначности измерений фазовым методом.

Следовательно, фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности пеленгации и однозначности отсчета угла. Действительно, согласно вышеприведенной формуле приемник тем чувствительнее к изменению угла γ , чем больше относительный размер базы d/λ . Однако с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты γ , при котором разность фаз превосходит значение 2π , т. е. наступает неоднозначность отсчета.

Исключить неоднозначность пеленгации фазовым методом можно двумя классическими способами: 1) применение остронаправленных антенн; 2) использованием нескольких измерительных баз (многошкальность).

Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большой дальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению. Однако они требуют источника излучения до начала измерений и его автоматического сопровождения по направлению антенны лучом в процессе измерений.

Многошкальность достигается использованием нескольких измерительных баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база - точную, не однозначную шкалу отсчета. Применение многошкального способа устранения неоднозначности пеленгации с помощью разнесенных ненаправленных или слабонаправленных антенн не требует предварительного поиска источника излучения. Однако системы, использующие такой способ, имеют ограниченную дальность действия и сложную антенную систему.

В данном приемнике для устранения неоднозначности пеленгации источника излучения сложных сигналов используется их корреляционная обработка.

Напряжение на выходе приемника зависит от угла γ (фиг. 5), однако вследствие того, что косинус - функция - четная, знак напряжения U_вых (γ) не зависит от знака угла γ , т. е. не зависит от стороны отклонения. В данном приемнике указанный недостаток также устраняется.

Принцип устранения неоднозначности отсчета угловой координаты γ , присущей фазовому методу пеленгации, заключается в корреляционной обработке принимаемых сложных сигналов. При этом разность фаз высокочастотных колебаний, принимаемых двумя антеннами 1 и 29, определяется соотношением: Δϕ = 2 Δϕ= 2Π(d/λ)·sin γ .

С другой стороны указанная разность фаз определяется следующим образом: Δϕ = 2πf_пр(t + τ_o ) - 2π f_прt = 2π f_пр τ_o , где τ₀= ΔR/c - время запаздывания сигнала, приходимого на одну из антенн, по отношению к сигналу, приходящему на другую антенну; с - скорость распространения света. Следовательно, приравняв указанные соотношения, получим 2Πf_прτ₀= 2Π(d/λ)sinγ₀= 2Πf_пр(d/c)sinγ₀, τ₀= (d/c)sinγ₀. Таким образом, измерив величину задержки τ_o и зная измерительную базу d, можно однозначно определить значение истинного пеленга:
sin γ_o = c/d·τ₀. .

Минимальное (нулевое) значение τ_o ( τ_{o min}= 0) будет соответствовать значению γ_o= 0. Максимальное значение τ_o(τ_omax) будет соответствовать углу γ_o = = 90^о.

τ_0max= (d/c)sinγ₀= (d/c)sin 90°= d/c . Измерив τ_o с помощью корреляционной обработки принимаемых сложных сигналов, можно определить истинный пеленг γ_o . При этом устраняется зависимость результата измерения от несущей (промежуточной) частоты принимаемых сложных сигналов и неоднозначность измерения, присущая фазовому методу пеленгации. Данный приемник обеспечивает измерение τ_o , используя свойство корреляционной функции сложных сигналов.

Акустооптический приемник работает следующим образом.

Принимаемые сложные сигналы, например, с фазовой манипуляцией (ФМн) u₁(t) = U_ccos[2π f_ct + ϕ_k (t) + ϕ₁ ] ,
u₂(t) = U_c cos[2π f_ct + ϕ_k (t) + ϕ ₂ ] , 0 ≅t ≅ T_c, где U_c, f_c, T_c, ϕ ₁ , ϕ₂ - амплитуда, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;
ϕ_k(t) - манипулируемая составляющая фазы сигналов, отображающая закон фазовой манипуляции, причем ϕ_k (t) = const при К τ_n< 1< (К + 1) τ_n и может изменяться скачком при t = K τ_n , т. е. на границах между элементарными посылками (К = 1, 2, . . . , N- - 1);
τ_n, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлены сигналы длительностью
Т_с (Т_с = N ˙τ_n); с выходов антенн 1 и 29 поступают на первые входы смесителей 5 и 6 соответственно, на вторые входы которых с выходов гетеродинов 3 и 4 подаются напряжения:
u_г1(t) = U_г1 ˙cos(2πf_г1t + ϕ_г1),
u_г2(t) = U_г2˙ cos(2πf_г2t + ϕ_г2 ), где U_г1, U_г2, f_г1, f_г2, ϕ_г1 , ϕ_г2 - амплитуды, частоты и начальные фазы напряжений гетеродинов.

Причем частоты f_г1 и f_г2 гетеродинов 3 и 4 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты f_г2 -f_г1 = 2f_пр и выбраны симметричными относительно несущей частоты
f_c - f_г1 = f_г2 - f_c = f_пр. Это обстоятельство приводит к появлению второго зеркального канала на частоте f_з2 (фиг. 3).

Частота настройки f_н1 и полоса пропускания Δ f₁ усилителей 7, 9 и 11 промежуточной частоты и полосовых фильтров 46 и 47 выбраны следующим образом:
f_н1 = f_пр; Δ f₁ = f_пр. Частота настройки f_н2 и полоса пропускания Δ f₂ усилителей 8 и 10 промежуточной частоты выбраны следующим образом:
f_н2 = 3f_пр; Δ f₂ = f_пр. Частота настройки f_н3 узкополосных фильтров 31, 33, 37 и 41 выбрана следующим образом:
f_н3 = 2f_пр. В смесителях 5 и 6 принимаемые ФМн сигналы преобразуются в напряжения следующих частот:
f_c1 = f_c - f_г1 = f_пр
f_c2 = f_г2 - f_c = f_пр, где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал; - второй индекс обозначает номер гетеродина, частота которого участвует в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала. Усилителями 7, 9 и 11 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
u_пр1(t) = U_пр1˙cos[2πt_прt + ϕ_к(t) + ϕ_пр1 ] ,
u_пр2(t) = U_пр2˙сos[2 πf_прt - ϕ_к(t) _-ϕ_пр2 ] , 0≅ t ≅ tT_c где U_пр1 = К₁ ˙U_c˙ U_г1;
U_пр2 = К₁ ˙U_c˙ U_г2,
К - коэффициент передачи смесителей;
f_пр = f_c - f_г1 = f_г2 - f_c - промежуточная частота;
ϕ_пр1= ϕ₁-ϕ_г1; ϕ_пр2= ϕ₂-ϕ_г2.

Напряжение u_пр2(t) с выхода усилителя 11 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 12, где выделяется его огибающая, которая поступает на управляющий вход ключа 15, открывая его. Ключи 16, 15 и 17 в исходном состоянии закрыты. При этом напряжение u_пр1(t) с выхода усилителя 7 промежуточной частоты через открытый ключ 15 поступает на информационный вход 51 блока 48 обработки и на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 20, где происходит преобразование в акустическое колебание.

Пучок света лазера 18, сколлимированный коллиматором 19, проходит через ячейки Брэгга 20, 21, 22 и дифрагирует в ячейке Брэгга 20 на акустических колебаниях.

На пути распространения дифрагируемой части пучка света установлена линза 23. В фокальной плоскости линзы 23 (24, 25), формирующей пространственный спектр принимаемого ФМн сигнала, размещены 26 (27, 28) фотодетекторы. Каждому разрешаемому элементу анализируемого частотного диапазона соответствует свой фотодетектор.

Ячейка Брэгга 20 (21, 22) состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины, выполненной из кристалла ниобата лития соответственно Х и Y - 35^о среза. Это обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот. Пространственный спектр принимаемого ФМн сигнала фиксируется фотодетектором 26.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t) с выходов усилителей 9 и 11 промежуточной частоты поступают соответственно на первые входы ключей 16 и 17. Так как в полосу пропускания Δf₂ усилителей 8 и 10 промежуточной частоты напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t) не попадают, то ключи 16 и 17 остаются в закрытом состоянии.

Напряжение u_пр1(t) и u_пр2(t) с выходов усилителей 7 и 11 промежуточной частоты через открытый ключ 15 одновременно поступают на два входа перемножителя 32, на выходе которого образуется гармоническое колебание:
u₃(t) = U₃ ˙ cos(4 πf_прt + Δϕ_г + Δϕ₁ ), _0≅t≅Тс, где U₃ = K₂U_пр1 ˙ U_пр2;
К₂ - коэффициент передачи перемножителя:
f_г2 - f_г1 = 2f_пр; Δϕ ₂= ϕ _г2 - ϕ _г1 ;
Δϕ₁ = ϕ₁ - ϕ₂ - разность фаз, определяющая направление на источник излучения ФМн сигнала. Это колебание выделяется узкополосным фильтром 33 и поступает на первый вход фазометра 34.

Напряжения u_г1(t) и u_г2(t) с вторых выходов гетеродина 3 и 4 поступают на два входа перемножителя 30, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u₄(t) = U₄ ˙cos(4πf_прt + Δϕ_г), где U₄ = K₂˙ U_г1˙ U_г2. Это колебание выделяется узкополосным фильтром 31 и поступает на второй вход фазометра 34, который измеряет разность фаз
Δϕ₁= ϕ₁-ϕ₂= 2πd/λ˙sinγ . Измеренная разность фаз Δϕ₁ регистрируется индикатором 35.

Напряжение u_пр1(t) с выхода усилителя 7 промежуточной частоты через открытый ключ 15 поступает на информационный вход 51 блока 48 обработки сигналов, а затем через мультиплексор 55 на вход n элементов задержки 58 i, на выходе которой образуется напряжение
u_пр3(t)= u_пр1(t-τ)= U_пр1˙cos[2πf_пр(t-τ)+ ϕ t-τ)+ϕ , 0 ≅t≅ T где τ - время задержки линии задержки 58 i; Это напряжение поступает на первые входы n перемножителей 59.

Напряжение u_пр2(t) с выхода усилителя 11 промежуточной частоты через информационный вход 52 и мультиплексор 56 подается на вторые входы n перемножителей 59 i, на выходе которых образуются напряжения суммарной и разностной частот. На выходе i-го элемента перемножителя 59 i образуется напряжение, которое будет иметь максимальное значение при условии τ _i= τ_o , где τ _i- время задержки i-го элемента задержки. n фильтрами 60 i нижних частот выделяется напряжение разностной частоты, пропорциональное корреляционной функции R(τ ). Причем напряжение будет максимальным только при τ _i = τ_o [R( τ _o), τ₀≡γ₀ ] , где γ_o - истинный пеленг. Напряжение с выходов n фильтров 60 i нижних частот поступает на входы n блоков 61 i сравнения. В каждом из блоков сравниваются два напряжения: входное U_вх и опорное U_оп. В случае превышения входного напряжения над опорным (U_вхi> U_оп) на выходе i-го компаратора формируется постоянное напряжение, соответствующее логической единице "1". Напряжения с n фильтров 60 i нижних частот подаются на аналоговые компараторы блока 61 i сравнения таким образом, что на два соседних компаратора подается одно и то же напряжение. Причем на один из компараторов в качестве входного напряжения U_вх, а на другой - опорного U_оп. Таким образом, на выходах компараторов образуется параллельный двоичный код, в котором наличие "1" соответствует превышению напряжения в (i + 1)-м канале коррелятора над напряжением в i-м канале. Последовательность единиц двоичного кода соответствует возрастанию корреляционной функции R( τ), а последовательность нулей соответствует спаду корреляционной функции R(τ). Следовательно, последняя единица в двоичном коде будет соответствовать максимальному значению корреляционной функции R( τ_o). Подсчитав количество единиц m двоичного кода, можно определить номер канала, в котором τ_i = τ _o , а следовательно, и значение τ_o .

Параллельный двоичный код с выходов аналоговых компараторов n блоков 61 i сравнения поступает на регистр 62 i сдвига, где он преобразуется в последовательный двоичный код. Сдвиг параллельного двоичного кода в регистр 62 сдвига осуществляется подачей на его управляющий вход (вход синхронизации) тактовых импульсов с выхода генератора 63 тактовых импульсов. Счетные импульсы формируются с помощью элемента И 64, на один из входов которого поступают тактовые импульсы с выхода генератора 63, а на другой - последовательный двоичный код с выхода регистра 62 i сдвига. Последовательность счетных импульсов, количество m которых равно числу "1" двоичного кода, поступает на вход счетчика 66, где производится подсчет числа "1". Счет прекращается по окончании последовательности единиц двоичного кода с выхода регистра 62 i сдвига, т. е. при переходе от уровня логической "1" к уровню логического "0". По окончании счета его результат необходимо записать в регистр 67 хранения, а затем перевести счетчик 66 в нулевое состояние. Запись в регистр 67 хранения осуществляется одновременно с окончанием счета управляющим сигналом с выхода регистра 62 i сдвига. Для перевода счетчика 66 в нулевое состояние именно после записи результата счета в регистр 67 хранения управляющий сигнал с выхода регистра 62 i сдвига задерживается элементом 65 задержки и поступает на вход сброса счетчика 66.

Значение двоичного кода, записанного в регистре 67 хранения, сравнивается со значением двоичного кода, имеющего в регистре 69 хранения, с помощью цифрового компаратора 68. Это делается для исключения повторной записи одного и того же значения двоичного кода, соответствующего одному и тому же значению истинного пеленга γ_o .

Если сравниваемые двоичные коды не равны друг другу, то в цифровом компараторе 68 формируется управляющий сигнал, соответствующий уровню логической "1", который поступает на управляющий вход регистра 69 хранения, разрешая запись нового значения двоичного кода.

Если сравниваемые двоичные коды равны, то повторной записи в регистре 69 хранения не производится.

Следовательно, на выходе регистра 69 хранения формируется двоичный код, равный числу единиц m в последовательном двоичном коде, поступающим с выхода регистра 62 i сдвига (i = 1, 2, . . . , n).

Указанный код соответствует τ _i= τ _o, т. е. значению задержки, при которой корреляционная функция R( τ_o) имеет максимальное значение
τ_o= m τ _з, где m - число единиц в двоичном коде;
τ _з - величина задержки одного элемента многоотводной линии задержки 58 i. Данный код регистрируется индикатором 70.

Для устранения неоднозначности отсчета угловой координаты γ , обусловленной нечувствительностью пеленгационной характеристики к знаку угла γ (фиг. 5), и правильной работы многоканального коррелятора 57 используется блок 53 вычитания, сумматор 54 по модулю два и два мультиплексора 55 и 56.

На выходе блока 53 вычитания формируется напряжение, соответствующее уровню логической "1" в том случае, когда u_пр1(t)≠u_пр2(t) (фиг. 4а, в). Если u_пр1(t) ≈ u_пр2(t), (фиг. 4б), то на выходе блока 53 вычитания формируется напряжение, соответствующее уровню логического "0".

Если источник излучения ФМн сигнала находится в правой полуплоскости (фиг. 4а), то на выходе первого блока из n блоков сравнения формируется напряжение, соответствующее уровню логической "1", потому, что при сравнении сигналов первого и второго каналов коррелятора 57 сигнал первого канала имеет большую задержку, чем сигнал второго канала, т. е. ближе расположен к максимальному значению корреляционной функции R( τ_o), и, следовательно, имеет большую задержку. При этом выход усилителя 7 промежуточной частоты через открытый ключ 15, информационный вход 51 и мультиплексор 55 оказывается подключенным к n элементам задержки 58 i, а выход усилителя 11 промежуточной частоты через информационный вход 52 и мультиплексор 56 оказывается подключенным к блоку из n перемножителей 59 i.

Если источник излучения ФМн сигнала находится в левой полуплоскости (фиг. 4в), то сигнал второго канала коррелятора 57 будет больше сигнала первого канала и на выходе первого блока сравнения формируется напряжение, соответствующее уровню логического "0". В этом случае на выходе сумматора 54 по модулю два формируется управляющий сигнал, соответствующий уровню логической "1". Мультиплексоры 56 под воздействием управляющего сигнала соответствующего уровня логической "1" осуществляют коммутацию приемных каналов, при которой усилитель 7 промежуточной частоты подключается к многоканальному перемножителю 59 i, а усилитель 11 промежуточной частоты - к n элементам 58 i задержки.

Если источник излучения ФМн сигнала находится на равносигнальном направлении (фиг. 4б), то переключение приемных каналов не происходит. Коммутация приемных каналов осуществляется согласно таблице истинности (фиг. 6).

Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема ФМн сигналов по основному каналу на частоте f_c (фиг. 3). При этом амплитудный спектр принимаемого ФМн сигнала анализируется фотодетектором 26, а индикаторы 35 и 70 фиксируют разность фаз Δϕ₁ и величину задержки τ_o в цифровой форме, определяющие направление на источник излучения.

Если ФМн сигналы принимаются по первому зеркальному каналу на частоте f_з1:
u₅(t) = U_з1 ˙cos[2π f_з1t + ϕ_k(t) + ϕ₅ ] ,
u₆(t) = U_з1 ˙cos[2π f_з1t + ϕ_k (t) + ϕ₆ ] , 0≅t≅ Т_з, то в смесителях 5 и 6 они преобразуются в напряжения следующих частот:
f₁₁ = f_г1 - f_з1 = f_пр,
f₁₂ = f_г2 - f_з1 = 3f_пр, которые попадают в полосы пропускания Δf₁ и Δf₂ усилителей 7, 9 и 10 промежуточной частоты:
u_пр4(t) = U_пр4˙ cos[2πf_прt - ϕ_k(t) - ϕ_пр4 ] ,
u_пр5(t) = U_пр5˙ cos[2πf_прt - ϕ_k(t) - ϕ_пр5 ] , 0≅t≅T_з1, где U_пр4 = К₁˙ U_з1˙ U_г1;
U_пр5 = К₁˙ U_з1˙ U_г2;
f_пр = f_г1 - f_з1; 3f_пр = f_г2 - f_з1;
ϕ_пр4= ϕ _г1-ϕ₅; ϕ_пр5= ϕ_г2-ϕ₆ . Напряжение U_пр5(t) с выхода усилителя 10 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 14, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 16, открывая его. При этом напряжение u_пр4(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытый ключ 16 поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 21, где происходит его преобразование в акустическое колебание.

Напряжения u_пр4(t) и u_пр5(t) одновременно поступают на два входа перемножителя 36, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u₇(t) = U₇ ˙ cos(4πf_прt + Δϕ_г + Δϕ ₂); 0≅t≅Т_з1 где U₇ = K₂˙ U_пр4 ˙U_пр5; Δϕ₂= ϕ₅-ϕ₆ . Это колебание выделяется узкополосным фильтром 37 и поступает на первый вход фазометра 38, на второй вход которого подается напряжение u₄(t) с выхода узкополосного фильтра 31. Измеряемая фазометром 38 разность фаз Δϕ₂ фиксируется индикатором 39.

В этом случае ФМн сигнал, принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте f_з1, анализируется фотодетектором 27, индикатор 39 фиксирует разность фаз Δϕ₂ , определяющую направление на источник излучения, а временная задержка определяется с помощью блока 49 обработки сигналов.

Напряжение u_пр(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты через открытый ключ 16 одновременно поступает на первый вход блока 49 обработки. Напряжение u_пр5(t) с выхода усилителя 10 промежуточной частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 44, на второй вход которого подается напряжение u₄(t) с выхода узкополосного фильтра 31. На выходе перемножителя 44 образуется напряжение
u₈(t) = U₈ ˙cos[2πf_прt - ϕ_к(t)-ϕ_пр5-Δϕ_г] , где U₈ = 1/2 K₂˙ U_пр5˙ U₄; которое выделяется полосовым фильтром 46 и поступает на второй вход блока 49 обработки сигналов. Перемножитель 44 и полосовой фильтр 46 предназначены для вырабатывания по частоте напряжений, поступающих на два входа блока 49 обработки.

Если ФМн сигналы принимаются по второму зеркальному каналу на частоте f_з2
u₉(t) = U_з2˙ cos[2π f_з2t + ϕ_к (t) + ϕ₉ ] ,
u₁₀(t) = U_з2 ˙сos[2π f_з2t + ϕ_к(t) + ϕ₁₀ ] 0≅t≅T_з2, то в смесителях 5 и 6 они преобразуются в напряжения следующих частот:
f₂₂ = f_з2 - f_г2 = f_пр;
f₂₁ = f_з2 - f_г1 = 3f_пр, которые попадают в полосы пропускания Δf₁ и Δf₂ усилителей 11 и 8 промежуточной частоты
u_пр6(t) = U_пр6 ˙cos[2π f_прt + ϕ_к(t) + ϕ _пр6 ] ,
u_пр7(t) = U_пр7˙cos[2πf_прt + ϕ_к (t) + ϕ_пр7 ] , 0≅t≅T_з2, где U_пр6 = К₁˙ U_з2˙ U_г2;
U_пр7 = К˙ U_з2 ˙ U_г1;
f_пр = f_з2 - f_г2; 3f_пр = f_з2 - f_г1;
ϕ_пр6= ϕ₉-ϕ_г2; ϕ_пр7= ϕ₉-ϕ_г1 ; Напряжение u_пр7(t) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 13, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 17, открывая его. При этом напряжение u_пр6(t) с выхода усилителя 11 промежуточной частоты через открытый ключ 17 поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 22, где происходит его преобразование в акустическое колебание.

Напряжения u_пр6(t) и u_пр7(t) одновременно поступают на два входа перемножителя 40, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u₁₁(t) = U₁₁˙ cos[4π f_прt + Δϕ_г + Δϕ₃ ), 0≅t≅ T_з2, где U₁₁ = 1/2 K₂˙ U_пр6˙ U_пр7;
Δϕ₃= ϕ₉-ϕ₁₀. Это колебание выделяется узкополосным фильтром 41 и поступает на первый вход фазометра 42, на второй вход которого подается гармоническое колебание u₄(t) с выхода узкополосного фильтра 31.

Измеряемая фазометром 42 разность Δϕ₃ фиксируется индикатором 43. Напряжение u_пр6(t) с выхода усилителя 11 через открытый ключ 17 одновременно поступает на первый вход блока 50 обработки сигналов. Напряжение u_пр7(t) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 45, на второй вход которого с выхода узкополосного фильтра 31 подается напряжение u₄(t). На выходе перемножителя 45 образуется напряжение
u₁₂(t) = U₁₂ ˙cos[2πf_прt + ϕ_к(t) + ϕ_пр7 - Δϕ₁] , 0≅t≅T_з2, где U₁₂ = 1/2 K₂˙ U_пр7˙ U₄, которое выделяется полосовым фильтром 47 и поступает на второй вход блока 50 обработки.

В этом случае ФМн сигнал, принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте f_з2, анализируется матрицей 28 фотодетекторов, индикатор 43 фиксирует разность фаз Δϕ₃ , определяющую направление на источник излучения, а временная задержка в цифровой форме определяется с помощью блока 50 обработки.

Если ФМн сигналы одновременно принимаются по основному каналу на частоте f_с и по зеркальным каналам на частотах f_з1 и f_з2, то в работе участвуют все блоки приемника.

Таким образом, данный приемник по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности пеленгации источника излучения сложных сигналов. Это достигается увеличением измерительной базы d. Возникающая при этом неоднозначность отсчета угловой координаты γ , присущая фазовому методу пеленгации, и зависимость результатов пеленгации от несущей (промежуточной) частоты принимаемых сложных сигналов, устраняются корреляционной обработкой указанных сигналов.

Кроме того, данное устройство позволяет представить результаты пеленгации в цифровой форме, что обеспечивает возможность для их длительного хранения, передачи на большие расстояния по каналам связи и сопряжения с вычислительной техникой. (56) Основы радиоуправления. Под ред. Венцеля В. А. и Типугина В. Н. М. : Советское радио, 1973, с. 168-169.

Основы радиоуправления. Под ред. Венцеля В. А. и Типугина В. Н. М. : Советское радио, 1973, с. 166-167.

Формула изобретения

1. АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК, содержащий две приемные антенны, два смесителя, два гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, первый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, а также последовательно соединенные первый фазометр и первый индикатор, причем первый вход первого смесителя соединен с выходом первой антенны, второй вход - с первым выходом первого гетеродина, первый вход второго смесителя соединен с выходом второй антенны, а второй вход - с первым выходом второго гетеродина, отличающийся тем, что введены второй, третий, четвертый и пятый усилители промежуточной частоты, детекторы, первый, второй и третий ключи, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой перемножители, второй, третий и четвертый узкополосные фильтры, первый, второй и третий блоки обработки сигналов, первый и второй полосовые фильтры, второй и третий фазометры, второй и третий индикаторы, а также введены последовательно установленные и оптически сопряженные лазер, коллиматор, первая, вторая и третья ячейки Брэгга, вторые оптические выходы каждой из которых оптически сопряжены с первой, второй и третьей фокусирующими линзами соответственно, оптические выходы каждой из которых оптически сопряжены с входами первого, второго и третьего фотодетекторов соответственно, выход первого смесителя соединен с входами первого, второго и третьего усилителей промежуточной частоты, первый вход первого перемножителя соединен с вторым выходом первого гетеродина, второй вход - с выходом второго гетеродина, а выход - с входом первого узкополосного фильтра, выход которого соединен с входом первого фазометра, первым входом шестого перемножителя, первым входом второго фазометра, первым входом третьего фазометра и первым входом пятого перемножителя, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, выход второго смесителя соединен с входами четвертого и пятого усилителей промежуточной частоты, первый вход первого ключа соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй вход - с выходом третьего амплитудного детектора, а выход соединен с первым входом второго перемножителя, первым входом первого блока обработки сигналов, а также с электрическим входом первой ячейки Брэгга, выход третьего усилителя промежуточной частоты подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход второго ключа соединен с первым входом третьего перемножителя, первым входом второго блока обработки сигналов и электрическим входом второй ячейки Брэгга, выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с входом второго амплитудного детектора и первым входом четвертого перемножителя, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра, выход четвертого усилителя промежуточной частоты соединен с входом первого амплитудного детектора, с вторым входом третьего перемножителя, а также с вторым входом пятого перемножителя, первый вход третьего ключа соединен с выходом второго амплитудного детектора, второй вход - с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с входом третьего амплитудного детектора, с вторым входом второго перемножителя и вторым входом третьего блока обработки сигналов, выход третьего ключа соединен с вторым входом четвертого перемножителя, первым входом третьего блока обработки сигналов, а также с электрическим входом третьей ячейки Брэгга, вход третьего узкополосного фильтра соединен с выходом третьего перемножителя, выход - с вторым входом второго фазометра, выход которого соединен с входом второго индикатора, выход второго перемножителя соединен с входом второго узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторым входом третьего фазометра, выход которого соединен с входом третьего индикатора, выход четвертого узкополосного фильтра соединен с вторым входом первого фазометра, выход первого полосового фильтра подключен к второму входу второго блока обработки сигналов, а выход второго полосового фильтра соединен с вторым входом третьего блока обработки сигналов.

2. Приемник по п. 1, отличающийся тем, что каждый из трех блоков обработки сигналов содержит последовательно соединенные блок вычитания, сумматор по модулю два и первый мультиплексор, а также второй мультиплексор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, элемент И, счетчик, первый регистр хранения, цифровой компаратор, второй регистр хранения и индикатор, а также последовательно соединенные n элементов задержки, n перемножителей, n фильтров нижних частот, n блоков сравнения и регистр сдвига, дополнительный элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом первого регистра хранения, с вторым входом элемента И и входом дополнительного элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход второго регистра хранения соединен с вторым входом цифрового компаратора, выход сумматора по модулю два соединен с первым входом второго мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом блока из n перемножителей, выход первого из n блоков сравнения соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход первого мультиплексора соединен с управляющим входом n элементов задержки, вторые входы первого мультиплексора, блока вычитания и второго мультиплексора являются первыми входами блока обработки сигналов, вторыми входами которого являются третий вход первого мультиплексора, первый вход блока вычитания и третий вход второго мультиплексора, а вторые входы n блоков сравнения соединены с соответствующими n + 1 выходами фильтров нижних частот.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6