Фазовый измеритель дальности с устройством компенсации систематической погрешности

 

Использование: при измерении дальности. Сущность изобретения: фазовый измеритель содержит формирователь 1 частот, передатчики 2, 16 несущей, приемники 3, 14 несущей, смесители 4,5, фазометры 6, 7, интеграторы 8, 9, фильтры 10, 12 нижних частот, сумматор 11, делитель 13 постоянного напряжения, усилитель 15 модулирующих частот, что позволяет при совместной обработке измеряемого фазового сдвига на двух поднесущих частотах исключить влияние эффекта Доплера и задержек сигнала в блоках дальномера. 1 ил.

Изобретение относится к технике радионавигации и может использоваться для измерения дальности.

Целью изобретения является повышение точности фазового измерителя дальности путем компенсации систематической погрешности, вызванной эффектом Доплера и фазовой задержкой в блоках дальномера, при совместной обработке измеряемого фазового сдвига на двух поднесущих частотах.

На чертеже представлена структурная электрическая схема фазового измерителя дальности с устройством компенсации систематической погрешности. Она содержит: наземную станцию, в состав которой входят формирователь 1 частот, передатчик 2 несущей ω₁, приемник 3 несущей ω₂, смесители 4 и 5, фазометры 6 и 7, интеграторы 8 и 9, фильтры 10 и 12 нижних частот, сумматор 11, делитель 13 постоянного напряжения, бортовую станцию, в состав которых входят приемник 14 несущей ω₁, усилитель 15 модулирующих частот, передатчик 16 несущей ω₂.

Фазовый измеритель дальности с устройством компенсации систематической погрешности работает следующим образом.

С первого и второго выходов формирователя 1 частот модулирующие частоты Ω₁ и Ω одновременно поступают на вход передатчика 2. Высокочастотные колебания несущей ω₁, излучаемые передатчиком 2, принимаются приемником 14 бортовой станции. Приемник 14 осуществляет прием запросного сигнала, преобразование и раздельную фильтрацию модулирующих частот Ω₁, Ω₂ .Выделенные модулирующие частоты Ω₁, Ω₂усиливаются в усилителе 15 и поступают на вход модулятора передатчика 16 для модуляции несущей ω₂, Передатчик 16 обеспечивает формирование ответного сигнала на заданном энергетическом уровне, модулированного двумя модулирующими частотами Ω₁, Ω₂ . Высокочастотные сигналы несущей ω₂ принимаются приемником 3 наземной станции. Измерение фазовой задержки, несущей информацию о дальности, осуществляется на промежуточной частоте после гетеродинирования поднесущих Ω₁ и Ω₂ в смесителях 4 и 5, причем в смесителе 4 гетеродинирование производится без инвертирования спектра частот, а в смесителе 5 - с инвертированием спектра, сигнал на выходе смесителей 4, 5 имеют одинаковые начальные фазы. В результате преобразования сигналов на выходе смесителей 4 и 5 сдвиги фаз, вызванные эффектом Доплера и задержками в блоках дальномера, имеют противоположные знаки, и выражения имеют вид v₁^ll=v_o˙sin[(Ω_p+Ω_допл.1)˙(t-τ_o)+ +ϕ₁+ϕ_o]+ϕ₁+ϕ_o]+n₁(t); (1) v₂^ll=v_o˙sin[(Ω_p- Ω_допл.2)˙(t-τ_o)- -ϕ₂+ϕ_o]+n₂ (t). (2) Сигнал на третьем выходе формирователя 1 частот можно записать в виде v_p = v_o˙sin Ω_pt + ϕ_o.

Тогда в результате сравнения фаз сигналов (1), (2) с опорным сигналом начальная фаза ϕ_o компенсируется и на выходах фазометров 6,7 для момента времени t_k имеют Φ_1k=t_k˙Ω_допл.1-τ_o(Ω_p+Ω_допл.1)+ +ϕ₁+n₁(t); Φ_2k=-t_k˙Ω_допл.2-τ_o(Ω_p+Ω_допл.2)-
-ϕ₂+n₂(t) .

На интервале измерения, меньшем интервалa корреляции, медленно изменяющиеся процессы слабо влияют на характер связей, имеющихся в сигнале и осреднение результатов измерений фазы в интеграторах 8, 9 позволяет сгладить аддитивные шумы, а в сумматоре 11 произвести компенсацию систематической ошибки измерений.

В разрабатываемом устройстве при использовании бортовой станции измерение дальности производится без накапливания погрешностей.

Таким образом, фазовый измеритель дальности с устройством компенсации систематической погрешности при совместной обработке измеряемого фазового сдвига на двух поднесущих частотах позволяет исключить влияние эффекта Доплера и задержек сигнала в блоках дальномера.

Формула изобретения

ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАЛЬНОСТИ С УСТРОЙСТВОМ КОМПЕНСАЦИИ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ, содержащий наземную станцию, состоящую из передатчика и приемника несущей и первого фазометра, бортовую станцию, состоящую из последовательно соединенных приемника несущей, усилителя модулирующей частоты, передатчика несущей, при этом второй выход усилителя модулирующей частоты соединен с вторым входом передатчика несущей, отличающийся тем, что в него дополнительно введены в наземную станцию формирователь частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами передатчика несущей, первый и второй смесители, второй фазометр, первый и второй интеграторы, первый и второй фильтры нижних частот, сумматор, делитель постоянного напряжения, при этом первый и второй выходы приемника несущей соединены соответственно с первыми входами первого и второго смесителей, вторые входы которых соединены соответственно с четвертым и пятым выходами формирователя частот, выход первого смесителя соединен с первым входом первого фазометра, выход второго смесителя - с первым входом второго фазометра, вторые входы первого и второго фазометров соединены с третьим выходом формирователя частот, выход первого фазометра через последовательно соединенные первый интегратор и первый фильтр нижних частот соединен с первым входом сумматора, выход второго фазометра через последовательно соединенные второй интегратор и второй фильтр нижних частот соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом делителя постоянного напряжения, выход которого является выходом измерителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1