Способ одноканального радиопеленгования при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к радиотехническим системам автоматического определения угловых координат вектора направления распространения электромагнитной энергии. Заявленный способ основан на последовательном выполнении операций упорядочивания, уплотнения, усиления частотной селекции, демодулирования, разуплотнения и вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁, где в качестве управляющих сигналов f_i(t) используют упорядоченную пару сигналов из множества упорядоченных пар ортогональных сигналов, в котором каждая упорядоченная пара содержит сигналы, представляющие собой сумму двух гармонических колебаний с частотами Ω₁ и Ω₂, вычисляемые по математическим выражениям, при этом сигналы в парах обладают на интервале времени Т одновременно взаимной частотной ортогональностью между компонентами с разными частотами и взаимной фазовой ортогональностью между компонентами с одинаковыми частотами. Устройство, реализующее способ, содержит антенную систему, состоящую из ненаправляемых антенных элементов 4 (НАЭ), расположенных по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга, радиоприемное устройство частотно-модулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы, блок формирования управляющих ортогональных сигналов, состоящий из узла генерации аналоговых сигналов, первого и второго сумматоров и аналогового инвертора, блок обработки сигналов и отображения информации, состоящий из режекторного фильтра на частоту Ω₁, первого и второго усилителей, режекторного фильтра на частоту Ω₂, громкоговорителя, узла формирования опорных сигналов, узла вычисления и управления индикацией, индикатора угла пеленга, индикатора уровня амплитуды, узла формирования импульса запуска и задающего генератора. Другой вариант устройства, реализующего заявленный способ, отличается количеством НАЭ, а именно их 5, и использованием амплитудной модуляции. Достигаемым техническим результатом изобретения является сокращение в два раза минимального времени пеленгования, возможность проведения юстировки пеленгатора при отсутствии априорных сведений об угле прихода волны и возможность контроля качества работы пеленгатора. 3 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к радиотехническим системам автоматического определения угловых координат вектора направления распространения электромагнитной энергии и, в частности, к одноканальным системам с минимально необходимым числом неподвижных ненаправленных антенных элементов, основанных на максимальном или полном использовании свойств стандартных связных ЧМ или AM радиоприемных устройств, и может быть применено для определения угловых координат пространственного положения источников излучения с квазигармоническим изменением напряженности поля в различного рода и назначения системах определения местоположения объектов.

Известен способ одноканального радиопеленгования [1, стр. 185-186, 2, 3] квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов либо по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ - длина волны сигнала, либо по пяти сигналам, где пятый дополнительный сигнал поступает от ненаправленного антенного элемента, расположенного в центре окружности, и использовании одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, основанный на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар Р_i, i=1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре P_i сигналов соответствует два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, либо операции уплотнения по фазе, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар P_i сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i=1, 2, модулированный по фазе результирующий сигнал, фаза которого содержит в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару Р_i, в виде суммы где a_i - коэффициент пропорциональности, либо операции уплотнения по амплитуде, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар Р_i сигналов, двух упорядоченных управляющих ортогональных сигналов f_i(t) и пятого дополнительного сигнала модулированный по амплитуде результирующий сигнал, амплитуда которого содержит в уплотненной форме значения разностей фаз ϕ_i в виде суммы где b_i - коэффициент пропорциональности одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, формирующей выходной сигнал в виде суммы где с_i - коэффициент пропорциональности, f_i'(t) - производная по времени от функции f_i(t), либо амплитудного демодулирования, формирующей сигнал в виде суммы где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от операции либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, и двух упорядоченных управляющих сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, два выходных сигнала u₁ и u₂, пропорциональных разности фаз ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁, в котором в качестве упорядоченных управляющих сигналов f_i(t) используют два сигнала обладающих фазовой ортогональностью на интервале времени T₁ = pπ/Ω₀, р=1,2 (2)
где Ω₀ - угловая частота.

Основным недостатком данного способа является высокая чувствительность к изменениям амплитудных и фазовых соотношений, возникающим при обработке сигналов, связанной с выполнением операций усиления, частотной селекции и демодулирования, которые воспринимаются системой как изменения угла прихода электромагнитной волны, приводящие к ошибкам определения угловых координат вектора направления распространения электромагнитной энергии. Значение этой ошибки ϕ_ош1 не зависит от времени пеленгования и равно
ϕ_ош1 = Ω₀τ₀, (3)
где параметром времени задержки τ₀ характеризуется влияние множества факторов, приводящих к изменению фазы управляющего сигнала при выполнении операций усиления, частотной селекции и демодулирования.

Известно устройство одноканального радиопеленгования квазигармоческих сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее данный способ пеленгования при использовании для выполнения операций усиления и частотной селекции радиоприемного устройства, принимающего частотно-модулированные сигналы (ЧМ-РПУ) [2, 3], содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток ЧМ-РПУ, блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход подключен к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t), выход которого является первым выходом узла ГАС, а вход является входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из перемножителя, первый вход которого является входом узла разуплотнения, а второй вход - вторым входом узла разуплотнения, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый выход которого соединен с вторым входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый выход которого является первым выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, регулируемого фазовращателя, первый выход которого является первым выходом узла ГСРФ.

Недостатком данного устройства пеленгования является высокая чувствительность к изменениям фазовых соотношений, возникающих при обработке сигналов в ЧМ-РПУ, которая проявляется в низкой точности пеленгования.

Известно устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее данный способ пеленгования при использовании для выполнения операций усиления и частотной селекции радиоприемного устройства, принимающего амплитудно-модулированные сигналы (АМ-РПУ) [1, стр. 185-186], содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, АМ-РПУ, блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, а вход А₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу АМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t), выход которого является первым выходом узла ГАС, а вход является входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом АМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит задающий (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотняется состоит из перемножителя, первый вход которого является первым входом узла разуплотнения, а второй вход - вторым входом узла разуплотнения, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый выход которого соединен с вторым входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналом с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый выход которого является первым выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число.

Недостатком данного устройства пеленгования является высокая чувствительность к изменениям фазовых соотношений, возникающих при обработке сигналов в AM-РПУ, ведущая к низкой точности пеленгования.

Известен другой способ одноканального радиопеленгования [1, стр. 133-138] квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов либо по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ- длина волны сигнала, либо по пяти сигналам, где пятый дополнительный сигнал поступает от ненаправленного антенного элемента, расположенного в центре окружности, и использовании одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, основанный на выполнении тех же операций, что и первый способ, но использующий в качестве упорядоченных управляющих сигналов f_i(t) два сигнала

обладающих частотной ортогональностью на интервале времени ₂, зависящем от значений угловых частот Ω₁ и Ω₂.
Данный способ пеленгования по сравнению с первым способом менее чувствителен к временным задержкам, но имеет высокую чувствительность к несовпадению коэффициентов передачи для компонент с частотами Ω₁ и Ω₂, ведущую к низкой точности пеленгования.

Известно устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее данный способ пеленгования при использовании для выполнения операций усиления и частотной селекции радиоприемного устройства, принимающего амплитудно-модулированные сигналы (АМ-РПУ) [1, стр. 133-138], содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом друг от друга расстоянии по окружности радиуса R<λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, АМ-РПУ, блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, а вход А₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу АМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t), выход которого является первым выходом узла ГАС, и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выход которого является вторым выходом узла ГАС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом АМ-РПУ, при этом блок ОСОИ содержит индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены между собой и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый выход которого является первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, и генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t).
Недостатком данного устройства пеленгования является высокая чувствительность к несовпадению коэффициентов передачи для компонент с частотами Ω₁ и Ω₂ управляющих сигналов, ведущая к низкой точности пеленгования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по характеризующим его признакам является способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, описанный в [4]. Указанный способ, обеспечивающий пеленгование либо по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ - длина волны сигнала, либо по пяти сигналам, где пятый дополнительный сигнал поступает от ненаправленного антенного элемента, расположенного в центре окружности, и использовании одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, основан на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар P_i, i=1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре P_i сигналов соответствует два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, либо операции уплотнения по фазе, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар P_i сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i=1, 2, модулированный по фазе результирующий сигнал, фаза которого содержит в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару Р_i, в виде суммы

где a_i - коэффициент пропорциональности, либо операции уплотнения по амплитуде, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар Р_i сигналов, двух упорядоченных управляющих ортогональных сигналов f_i(t) и пятого дополнительного сигнала модулированный по амплитуде результирующий сигнал, амплитуда которого содержит в уплотненной форме значения разностей фаз ϕ_i в виде суммы

где b_i - коэффициент пропорциональности, одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, формирующей выходной сигнал в виде суммы

где c_i - коэффициент пропорциональности, f_i'(t)-производная по времени от функции f_i(t), либо амплитудного демодулирования, формирующей сигнал в виде суммы

где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от операции либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, и двух упорядоченных управляющих сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, два выходных сигнала u₁ и u₂, пропорциональных разности фаз ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁ и использовании в качестве упорядоченных управляющих сигналов f_i(t) двух сигналов


где t_k= (2k-2)T₂, k= 0, (1, (2,..., которые на интервалах времени [t_k, t_k+T₂) и [t_k+T₂, t_k+2T₂) обладают взаимной частотной ортогональностью между компонентами с разными частотами, а на интервалах времени [t_k, t_k+2T₂) - временной ортогональностью между компонентами с одинаковыми частотами.

Данный способ пеленгования по сравнению с предыдущими способами имеет более высокую точность пеленгования благодаря низкой чувствительности к амплитудным и фазовым искажениям, возникающим при выполнении операций усиления, частотной селекции и демодулирования. Недостатком данного способа пеленгования является более низкое быстродействие. По сравнению с вторым способом, использующим управляющие сигналы с частотной ортогональностью на интервале времени Т₂, для принятия решения об угловых координатах вектора направления распространения электромагнитной энергии требуется в два раза больше времени Т=2Т₂.

Известно устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее данный способ пеленгования при использовании для выполнения операций усиления и частотной селекции ЧМ-РПУ [4], содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, радиоприемное устройство частотно-модулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход - к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, вызванное использованием для уплотнения информационных сигналов системы управляющих сигналов, основанных на временной ортогональности.

Известно устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее данный способ пеленгования при использовании для выполнения операций усиления и частотной селекции АМ-РПУ [4], содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, радиоприемное устройство амплитудно-модулированных сигналов (АМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, вход А₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу AM-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом AM-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, вызванное использованием для уплотнения информационных сигналов системы управляющих сигналов, основанных на временной ортогональности.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы снизить время пеленгования при сохранении достаточно высокой точности пеленгования. Для этого предлагается способ пеленгования, состоящий в том, что в способе одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов [4] , обеспечивающем пеленгование либо по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ - длина волны сигнала, либо по пяти сигналам, где пятый дополнительный сигнал поступает от пятого ненаправленного антенного элемента, расположенного в центре окружности, и использовании одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования и основанном на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар Р_i, i= 1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре Р_i сигналов соответствует два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, либо операции уплотнения по фазе, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар P_i сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i=1, 2, модулированный по фазе результирующий сигнал, фаза которого содержит в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару P_i, в виде суммы

где a_i - коэффициент пропорциональности, либо операции уплотнения по амплитуде, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар Р_i сигналов, двух упорядоченных управляющих ортогональных сигналов f_i(t) и пятого дополнительного сигнала модулированный по амплитуде результирующий сигнал, амплитуда которого содержит в уплотненной форме значения разностей фаз ϕ_i в виде суммы

где b_i - коэффициент пропорциональности, одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, формирующей выходной сигнал в виде суммы

где c_i - коэффициент пропорциональности, f_i'(t) - производная по времени от функции f_i(t), либо амплитудного демодулирования, формирующей сигнал в виде суммы где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от операции либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, и двух упорядоченных управляющих сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении одной стандартной последовательности операций усиления, частотной селекции и либо частотного демодулирования, либо амплитудного демодулирования, два выходных сигнала u₁ и u₂, пропорциональных разности фаз ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁, вместо упорядоченных управляющих сигналов f_i(t) вида (5) используют упорядоченные пары сигналов из множества упорядоченных пар ортогональных сигналов, в котором каждая упорядоченная пара содержит сигналы, представляющие собой сумму двух гармонических колебаний с частотами Ω₁ и Ω₂ и имеющие вид

где множество пар сигналов определяется фазами Ψ₁ и Ψ₂, принимающими свои значения независимо друг от друга из интервала [0,2π], а сигналы в паре обладают на интервале времени Т₂ одновременно взаимной частотной ортогональностью между компонентами с разными частотами и взаимной фазовой ортогональностью между компонентами с одинаковыми частотами причем такой, что направления фазовых сдвигов для обеспечения фазовой ортогональности между компонентами с одинаковыми частотами имеют противоположный характер для компонент с разными частотами.

Рассмотрим временные и точностные свойства предлагаемого способа пеленгования как при использовании операций ЧМ-РПУ, так и операций AM-РПУ.

Сигналы после выполнения операций уплотнения на основе упорядоченных управляющих сигналов (6), усиления и частотной селекции можно при симметрии операции уплотнения относительно упорядоченных пар сигналов приближенно представить в виде:
при использовании операций ЧМ-РПУ

при использовании операций AM-РПУ

где V_F(t), V_A, ω₀,ϕ₀ - амплитуды, центральная частота и начальная фаза сигналов;
τ¹_1F, τ¹_2F, τ¹_1A, τ¹_2A - времена запаздывания, учитывающие влияние различных факторов, ведущих к изменению фаз компонент управляющих сигналов с частотами Ω₁ и Ω₂ при выполнении операций усиления и частотной селекции, предоставляемых ЧМ- и AM-РПУ соответственно;
a₁, a₂, b₁, b₂ - коэффициенты пропорциональности, учитывающие влияние различных факторов, ведущих к изменению уровня компонент управляющих сигналов с частотами Ω₁ и Ω₂ при выполнении операций усиления и частотной селекции, и особенности, связанные с выполнением операции уплотнения, согласованной с операциями ЧМ- и AM-РПУ;
ϕ₁ и ϕ₂- разность фаз первого и второго сигналов, входящих в первую и вторую упорядоченные пары сигналов соответственно.

Если принять, что сигналы, входящие в упорядоченную пару сигналов, и антенные элементы, входящие в соответствующую упорядоченную пару антенных элементов, связаны таким образом, что первый сигнал в упорядоченной паре сигналов соответствует первому элементу в упорядоченной паре антенных элементов, указывающих прямую, проходящую через эту пару элементов, и ее направление, идущее от первого элемента к второму, а также принять, что вторая упорядоченная пара антенных элементов образует направленную прямую, повернутую на 90^o по часовой стрелке относительно первой направленной прямой, образованной первой упорядоченной парой антенных элементов, то ϕ₁ и ϕ₂ можно записать:


где R<λ/4;
Θ- угол вектора направления распространения электромагнитной энергии, отсчитываемый по часовой стрелке от первой направленной линии, образованной первой упорядоченной парой антенных элементов.

Коэффициенты пропорциональности a₁, a₂, b₁, b₂ должны удовлетворять условиям однозначно определения угла Θ, которые с учетом (9) и (10) имеют вид:


для (7) и (8) соответственно.

После выполнения операций демодулирования сигналы (7) и (8) примут вид:
при использовании операций ЧМ-РПУ

при использовании операций АМ-РПУ

где τ_1F, τ_2F, τ_1A, τ_2A - результирующие времена запаздывания, характеризующие изменения фаз компонент управляющих сигналов с частотами Ω₁ и Ω₂ после выполнения операций ЧМ - и АМ-РПУ соответственно;
c₁, c₂, d₁, d₂ - результирующие коэффициенты, учитывающие изменения уровня компонент управляющих сигналов с частотами Ω₁ и Ω₂ после выполнения операций ЧМ- и AM-РПУ соответственно.

Для выполнения операции разуплотнения используются опорные сигналы:
при использовании операций ЧМ-РПУ


при использовании операций АМ-РПУ
u_01A = f₁(t) = sin(Ω₁t+ψ₁)+sin(Ω₂t+ψ₂); (17)

Производя операции умножения сигнала (13) на сигналы (15) и (16) и сигнала (14) на сигналы (17) и (18) и интегрируя в течение времени, равного интервалу ортогональности Т₂, получим:
при использовании операций ЧМ-РПУ


при использовании операций АМ-РПУ


где


Соотношения (19)-(22) справедливы при условиях
|Ω₂-Ω₁|T₂ = 2pπ, p = 1,2...
(Ω₁+Ω₂)T₂ = 2mπ, m = 1,2... (25)
Ω₁T₂ = l₁π, l₁ = 1,2...
Ω₂T₂ = l₂π, l₂ = 1,2...
которые являются условиями ортогональности управляющих сигналов (6).

Поскольку структуры выражений для u_1F, u_2F, u_1A, u_2A при использовании операций ЧМ-РПУ и AM-РПУ совпадают с точностью до обозначений, то далее для сокращения записей опустим индексы F и А в соответствующих переменных. Учитывая это и вводя в последние соотношения обозначения
A₀=(A₁+A₂)/2; ΔA=(A₂-A₁)/2;
Ω₀ = (Ω₁+Ω₂)/2; ΔΩ = (Ω₂-Ω₁)/2; (26)
τ₀ = (τ₁+τ₂)/2; Δτ = (τ₂-τ₁)/2,
выражения для u₁, и u₂ как для операций ЧМ-РПУ, так и для операций AM-РПУ примут вид:


Принимая за значение угла пеленга ϕ значение арктангенса от отношения u₂/и₁, получим

Способ обладает следующими особенностями.

1. Минимальное время пеленгования Т равно Т₂, что в два раза меньше по сравнению с прототипом.

2. Из (29) следует, что при ΔA/А₀<<1
= Θ±ΔΩτ₀±Ω₀Δτ (30)
и ошибка пеленгования ϕ_ош равна
ϕ_ош = ϕ-Θ = ±(ΔΩτ₀+Ω₀Δτ) (31)
и не зависит от угла Θ, что позволяет путем юстировки свести к нулю ошибки, связанные с постоянными задержками сигналов.

Кроме того, ошибки пропорциональны разносу по частоте ΔΩ(Δτ≈kΔΩ, k - некоторый коэффициент пропорциональности и при его малой величине стремятся к нулю. Этот способ имеет существенное преимущество по отношению к способу, использующему управляющие сигналы с фазовой ортогональностью, где ошибка равна Ω₀τ₀. При ΔA/А₀≠0 путем сведения Ω₀τ₀ к нулю можно свести к минимуму влияние различия в коэффициентах передачи для компонент управляющего сигнала с частотами Ω₁ и Ω₂.
3. Определим величину

Подставляя (27) и (28) в (32), получим
Из последнего соотношения следует, что юстировку пеленгатора при данном способе пеленгования можно производить без знания угла Θ прихода волны путем поиска максимума величины V_П.

4. Используя (9), (10), (23), (24) и опуская индексы F и А в параметрах А_1F, А_2F, А_1A, А_2A, τ_1F, τ_2F, τ_1A, τ_2A, соотношения (13) и (14) в обозначениях (26) можно записать:


При ΔA/A₀<<1 будем иметь:


Из последних соотношений следует, что при отсутствии различий в коэффициентах передачи для компонент управляющего сигнала с частотами Ω₁ и Ω₂(Δ А/А₀-->0) огибающая сигнала после выполнения как операций ЧМ-РПУ, так и операций AM-РПУ имеет вид биений суммы двух колебаний с одинаковыми амплитудами и разными частотами, форма которых не зависит от угла Θ (значение угла Θ проявляется только в положении этой формы на временной оси), что является полезным как при проведении наладочных работ, так и при контроле качества работы пеленгатора.

При использовании операций ЧМ-РПУ особенность данного способа можно наглядно выразить через приближенную механическую интерпретацию, заключающуюся в представлении об одном ненаправленном антенном элементе, который совершает в пространстве одновременно возвратно-поступательное движение с частотой Ω₀ вдоль прямой, проходящей через центр окружности, и вращательное движение по окружности с угловой скоростью ΔΩ. При этом, если Ω₂>Ω₁, т.е. ΔΩ>0, то верхние знаки перед π/2 в (6) соответствуют вращению по часовой стрелке с угловой скоростью ΔΩ, а нижние знаки - вращению против часовой стрелки. Фазы Ψ₁ и Ψ₂ определяют начальные состояния сложного движения. Эта аналогия становится более очевидной, если (6) привести к виду:


Далее, если подать сигнал f₁(t) на вертикальные, а сигнал f₂(1) на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки и зафиксировать время t=t^* в первых сомножителях, то получим движение луча с частотой Ω₀ по прямой линии, проходящей под углом относительно вертикальной оси. Если зафиксировать время t=t^* во вторых сомножителях, то получим движение луча по окружности радиуса Результирующий след, оставляемый лучом на экране, напоминает многолепестковую розетку. Для механической интерпретации можно использовать также представление о двух ненаправленных антенных элементах, которые совершают вращательные движения по окружности в противоположных по отношению друг к другу направлениях с угловыми скоростями Ω₁ и Ω₂ соответственно.

При использовании операций AM-РПУ особенность данного способа можно выразить через механическую интерпретацию, связанную с представлением о двух вращающихся с угловыми скоростями Ω₁ и Ω₂ в противоположные стороны антенных системах с диаграммами направленности кардиоидального вида.

Из приведенного анализа следует, что при осуществлении изобретения может быть получен технический результат, состоящий в сокращении в два раза минимального времени пеленгования по сравнению с прототипом при незначительных потерях в точности пеленгования, возможности проведения юстировки пеленгатора при отсутствии априорных сведений об угле прихода электромагнитной волны и возможности контроля качества работы пеленгатора по характеру огибающей сигнала после выполнения операций, предоставляемых ЧМ- или AM-РПУ.

Предлагается устройство одноканального радиопеленгования при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее предложенный способ пеленгования для варианта использования операций ЧМ-РПУ. Реализация устройством предложенного способа обеспечивается тем, что в устройство одноканального радиопеленгования, описанное в [4], содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, радиоприемное устройство частотно-модулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход - к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом
блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, введены следующие элементы.

В узел ГАС блока ФУС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно. В блок ФУС введены первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС, аналоговый инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с четвертым выходом узла ГАС, при этом первые входы первого и второго сумматоров соединены с первым и третьим выходами узла ГАС соответственно, а второй вход первого сумматора - с вторым выходом узла ГАС. В узел ГСРФ, являющийся элементом узла ФОС, введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго регулируемых фазовращателей соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго фазовращателей соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, который соединен с выходом ЗГ.

В узел ФОС введен инвертор, выход которого является четвертым выходом узла ФОС, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ, при этом второй выход узла ФОС соединен с третьим выходом узла ГСРФ. В узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОС соответственно, первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения. В блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, а вход - с выходом ЗГ.

Предлагается устройство одноканального радиопеленгования при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, реализующее предложенный способ пеленгования для варианта использования операций AM-РПУ. Реализация устройством предложенного способа обеспечивается тем, что в устройство одноканального радиопеленгования, описанное в [4], содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, радиоприемное устройство амплитудно-модулированных сигналов (АМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, вход А₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу AM-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом AM-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, введены следующие элементы.

В узел ГАС блока ФУС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно. В блок ФУС введены первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС, аналоговый инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с четвертым выходом узла ГАС, при этом первые входы первого и второго сумматоров соединены с первым и третьим выходами узла ГАС соответственно, а второй вход первого сумматора - с вторым выходом узла ГАС.

В узел ГСРФ, являющийся элементом узла ФОС, введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертям выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго регулируемых фазовращателей соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго фазовращателей соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, который соединен с выходом ЗГ.

В узел ФОС введен инвертор, выход которого является четвертым выходом узла ФОС, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ, при этом второй выход узла ФОС соединен с третьим выходом узла ГСРФ. В узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОС соответственно первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения.

В блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, а вход - с выходом ЗГ.

Структурная схема предлагаемого устройства одноканального радиопеленгования, реализующего способ пеленгования для варианта использования операций ЧМ-РПУ, представлена на фиг.1. Структурная схема известного блока УМФ показана на фиг.2. Структурная схема предлагаемого устройства одноканального радиопеленгования, реализующего способ пеленгования для варианта использования операций AM-РПУ, представлена на фиг.3. Структурная схема известного блока УМА показана на фиг.4.

Устройство одноканального радиопеленгования (фиг.1) содержит антенную систему (АС) 1, ЧМ-РПУ 2, блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ) 3, первые четыре входа которого подключены к четырем выходам с соответствующими номерами АС 1, а выход - к входу ЧМ-РПУ 2, блок формирования управляющих сигналов (ФУС) 4, первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ 3 соответственно, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ) 5, вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ 2, а выход - с входом блока ФУС 4. Блок ФУС 4 содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС) 6, первый 7 и второй 8 сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС 4 соответственно, а первые входы соединены с первым и третьим выходами узла ГАС 6 соответственно, аналоговый инвертор 9, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 8, а вход - с четвертым выходом узла ГАС 6, при этом второй вход первого сумматора 7 соединен с вторым выходом узла ГАС 6.

Узел ГАС 6 содержит генератор синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) 10, генератор синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t) 11, входы которых соединены и являются входом узла ГАС 6 и блока ФУС 4, первый 12 и второй 13 фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГАС 6 соответственно, а входы соединены с выходами генераторов (sinΩ₁t) 10 и (sinΩ₂t) 11 соответственно, выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС 6 соответственно.

Блок ОСОИ 5 содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1) 14, первый усилитель 15, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2) 16, второй усилитель 17 и громкоговоритель 18, узел разуплотнения 19, первый вход которого соединен с входом РФ1 14 и является входом блока ОСОИ 5, узел формирования опорных сигналов (ФОС) 20, первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов РФ1 14 и с набором из m входов РФ2 16 соответственно, а первый, второй, третий и четвертый выходы - с вторым, третьим, четвертым и пятым входами узла разуплотнения 19, узел вычисления и управления индикацией (ВУИ) 21, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения 19 соответственно, индикатор угла пеленга (ИП) 22, входная шина которого соединена с первой выходной шиной узла ВУИ 21, индикатор уровня амплитуды (ИА) 23, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ 21, узел формирования импульса запуска (ФИ) 24, выход которого соединен с шестым входом узла разуплотнения 19 и третьим входом узла ВУИ 21, задающий генератор (ЗГ) 25, выход которого соединен с входом узла ФОС 20, с входом узла формирования импульса запуска 24 и является выходом блока ОСОИ 5.

Узел разуплотнения 19 содержит первый 26, второй 27, третий 28, четвертый 29 перемножители, первые входы которых соединены между собой и являются первым входом узла разуплотнения 19, а вторые входы являются вторым, третьим, четвертым и пятым входами узла разуплотнения 19 соответственно, первый 30 и второй 31 сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого 26 и второго 27 перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего 28 и четвертого 29 перемножителей соответственно, первый 32 и второй 33 интеграторы, первые входы которых соединены с выходами левого 30 и второго 31 сумматоров соответственно, первый 34 и второй 35 элементы выборки и запоминания (В-3), первые входы которых соединены с выходами первого 32 и второго 33 интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения 19 соответственно, при этом вторые входы первого 32 и второго 33 интеграторов и вторые входы первого 34 и второго 35 элементов выборки и заполнения соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения 19.

Узел ФОС 20 содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ) 36, первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС 20 соответственно, первый, второй и третий выходы - первым, третьим и вторым выходами узла ФОС 20 соответственно, а вход - входом узла ФОС 20, инвертор, выход которого является четвертым выходом узла ФОС 20, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ 36.

Узел ГСРФ 36 содержит генератор синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t) 38, где n - целое число, генератор синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t) 39, входы которых соединены между собой и являются входом узла ГСРФ 36, первый регулируемый фазовращатель (РФ) 40, набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ 36, а вход соединен с выходом генератора sin nΩ₁t 38, второй РФ 41, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ 36, а вход соединен с выходом генератора sin nΩ₂t 39, первый 42 и второй 43 фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ 36 соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого 40 и второго 41 РФ соответственно и являются первым и вторым выходами узла ГСРФ 36 соответственно.

Антенная система 1 содержит первый 44, второй 45, третьи 46 и четвертый 47 антенные элементы, выходы которых являются первым, вторым, третьим и четвертым выходами антенной системы 1, при этом четыре ненаправленных антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R и упорядочены таким образом, что первый 44 и второй 45 антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий 46 и четвертый 48 антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток.

Структурная схема известного блока УМФ (фиг.2) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 амплитудные модуляторы (AM), первые входы которых являются первым, вторым, третьим и четвертым входами блока УМФ, первый аналоговый инвертор 5, выход которого соединен с вторым входом второго AM 2, а вход подключен к второму входу первого AM 1 и является пятым входом блока УМФ, второй аналоговый инвертор 6, выход которого соединен с вторым входом четвертого AM 4, а вход подключен к второму входу третьего AM 3 и является шестым входом блока УМФ, первый сумматор 7, первый вход которого соединен с выходом первого AM 1, а второй вход - с выходом второго AM 2, второй сумматор 8, первый вход которого соединен с выходом третьего AM 3, а второй вход - с выходом четвертого AM 4, третий сумматор 9, первый и второй входы которого соединены с выходами первого 7 и второго 8 сумматоров соответственно, а выход является выходом блока УМФ.

Устройство одноканального радиопеленгования, реализующее способ пеленгования для варианта использования операций АМ-РПУ (фиг.3), содержит антенную систему (АС) 1, АМ-РПУ 2, блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА) 3, первые четыре входа которого подключены к первым четырем выходам с соответствующими номерами антенной системы 1, а выход - к входу АМ-РПУ 2, при этом пятый выход антенной системы 1 подключен к входу А₀ блока УМА 3, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС) 4, первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА 3 соответственно, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ) 5 вход которого соединен с выходом АМ-РПУ 2, а выход - с выходом блока ФУС 4.

Блок ФУС 4 содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС) 6, первый 7 и второй 8 сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС 4 соответственно, а первые входы соединены с первым и третьим выходами узла ГАС 6 соответственно, аналоговый инвертор 9, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 8, а вход - с четвертым выходом узла ГАС 6, при этом второй вход первого сумматора 7 соединен с вторым выходом узла ГАС 6.

Узел ГАС 6 содержит генератор синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) 10, генератор синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t) 11, входы которых соединены и являются входом узла ГАС 6 и блока ФУС 4, первый 12 и второй 13 фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГАС 6 соответственно, а входы соединены с выходами генераторов (sinΩ₁t) 10 и (sinΩ₂t) 11 соответственно, выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС 6 соответственно.

Блок ОСОИ 5 содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1) 14, первый усилитель 15, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2) 16, второй усилитель 17 и громкоговоритель 18, узел разуплотнения 19, первый вход которого соединен с входом РФ1 14 и является входом блока ОСОИ 5, узел формирования опорных сигналов (ФОС) 20, первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов РФ1 14 и с набором из m входов РФ2 16 соответственно, а первый, второй, третий и четвертый выходы - с вторым, третьим, четвертым и пятым входами узла разуплотнения 19, узел вычисления и управления индикацией (ВУИ) 21, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения 19 соответственно, индикатор угла пеленга (ИП) 22, входная шина которого соединена с первой выходной шиной узла ВУИ 21, индикатор уровня амплитуды (ИА) 23, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ 21, узел формирования импульса запуска (ФИ) 24, выход которого соединен с шестым входом узла разуплотнения 19 и третьим входом узла ВУИ 21, задающий генератор (ЗГ) 25, выход которого соединен с входом узла ФОС 20, с входом узла формирования импульса запуска 24 и является выходом блока ОСОИ 5.

Узел разуплотнения 19 содержит первый 26, второй 27, третий 28, четвертый 29 перемножители, первые входы которых соединены между собой и являются первым входом узла разуплотнения 19, а вторые входы являются вторым, третьим, четвертым и пятым входами узла разуплотнения 19 соответственно, первый 30 и второй 31 сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого 26 и второго 27 перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего 28 и четвертого 29 перемножителей соответственно, первый 32 и второй 33 интеграторы, первые входы которых соединены с выходами левого 30 и второго 31 сумматоров соответственно, первый 34 и второй 35 элементы выборки и запоминания (В-3), первые входы которых соединены с выходами первого 32 и второго 33 интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения 19 соответственно, при этом вторые входы первого 32 и второго 33 интеграторов и вторые входы первого 34 и второго 35 элементов выборки и заполнения соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения 19.

Узел ФОС 20 содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ) 36, первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС 20 соответственно, первый, второй и третий выходы - первым, третьим и вторым выходами узла ФОС 20 соответственно, а вход - входом узла ФОС 20, инвертор, выход которого является четвертым выходом узла ФОС 20, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ 36.

Узел ГСРФ 36 содержит генератор синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t) 38, где n - целое число, генератор синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t) 39, входы которых соединены между собой и являются входом узла ГСРФ 36, первый регулируемый фазовращатель (РФ) 40, набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ 36 а вход соединен с выходом генератора sin nΩ₁t 38, второй РФ 41, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ 36, а вход соединен с выходом генератора sin nΩ₂t 39, первый 42 и второй 43 фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ 36 соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого 40 и второго 41 РФ соответственно и являются первым и вторым выходами узла ГСРФ 36 соответственно.

Антенная система 1 содержит первый 44, второй 45, третий 46, четвертый 47 и пятый 48 антенные элементы, выходы которых являются первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами антенной системы 1, при этом первые четыре ненаправленных антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R и упорядочены таким образом, что первый 44 и второй 45 антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий 46 и четвертый 47 антенные элементы - прямую линию, проходящую с запада на восток. Пятый антенный элемент 48 установлен в центре окружности.

Структурная схема известного блока УМА (фиг.4) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 амплитудные модуляторы AM, первый аналоговый инвертор 5, выход которого соединен с вторым входом второго AM 2, а вход подключен к второму входу первого AM 1 и является пятым входом блока УМА, второй аналоговый инвертор 6, выходы которого соединены с вторым входом четвертого AM 4, а вход подключены к второму входу третьего AM 3 и является шестым входом блока УМА, первый сумматор 7, первый вход которого соединен с выходом первого AM 1, а второй вход - с выходом второго AM 2, второй сумматор 8, первый вход которого соединен с выходом третьего AM 3, а второй вход - с выходом четвертого AM 4, третий сумматор 9, первый и второй входы которого соединены с выходом первого 7 и второго 8 сумматоров соответственно, первое вычитающее устройство (ВУ) 10, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами блока УМА соответственно, а первый и второй выходы соединены с первыми входами первого 1 и второго 2 AM соответственно, второе вычитающее устройство (ВУ) 11, первый и второй входы которого являются третьим и четвертым входами блока УМА соответственно, а первый и второй выходы соединены с первыми входами третьего 3 и четвертого 4 AM соответственно, фазовращатель на 90^o 12, вход которого является входом А₀ блока УМА, четвертый сумматор 13, первый и второй входы которого соединены с выходом фазовращателя на 90^o 12 и выходом третьего сумматора 9 соответственно, а выход является выходом блока УМА.

Устройство одноканального радиопеленгования, реализующего способ пеленгования для варианта использования операций ЧМ-РПУ (фиг.1), работает следующим образом. Блок ФУС 4 формирует упорядоченную пару управляющих сигналов, вид которых описывается соотношением (6) при ψ₁ = ψ₂ = 0 и верхних знаках перед π/2, а частотная и фазовая ортогональность обеспечивается выбором частот Ω₁, Ω₂ и интервала ортогональности Т₂ в соответствии с условиями (25). Длительность интервала Т₂ определяется ЗГ 25 блока ОСОИ 5, формирующим периодическую с периодом Т₂ и скважностью, равной двум, последовательность, которая определяет работу генераторов sinΩ₁t 10, sinΩ₂t 11, sinnΩ₁t 38, sinnΩ₂t 39 и узла формирования импульса запуска 24, синхронизируя их своими положительными фронтами.

Блок УМФ 3 разбивает сигналы, поступающие на его первые четыре входа, на две пары и с помощью двух упорядоченных управляющих сигналов, поступающих на пятой и шестой входы, упорядочивает их и входящие в них сигналы и формирует выходной сигнал, фаза которого содержит в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару, в виде суммы

где а_i - коэффициенты пропорциональности;
ϕ₁ и ϕ₂ - разности фаз сигналов, поступающих на первый и второй и на третий и четвертый входы блока УМФ 3 соответственно;
f₁(t) и f₂(t) - сигналы, поступающие на пятый и шестой входы блока УМФ 3 соответственно.

Произведенное в устройстве пеленгования соединение с блоком УМФ 3 четырех антенных элементов, размещенных по окружности на одинаковом друг от друга расстоянии, таким образом, что к первому и второму входам блока УМФ 3, представляющим собой первую упорядоченную пару входов, подключаются такие антенные элементы, что проведенная через них прямая проходит через центр окружности, а к третьему и четвертому входам блока УМФ 3, образующим вторую упорядоченную пару входов, - оставшиеся два антенных элемента означает задание двух пересекающихся в центре окружности под углом 90^o прямых линий. Конкретизация входов в упорядоченной паре входов блока УМФ 3, к которым подключаются антенные элементы из пары, образующей проходящую через центр прямую линию, означает задание направления этой прямой. Таким образом, произведенное в устройстве подключение антенной системы 1, состоящей из четырех антенных элементов, размещенных по окружности на одинаковом друг от друга расстоянии, к блоку УМФЗ означает задание собственной прямоугольной системы координат радиопеленгатора, относительно которой будет производиться определение угла вектора направления распространения электромагнитной энергии.

Сигнал, сформированный блоком УМФ 3, после прохождения ЧМ-РПУ будет иметь вид, описываемый формулой (13) при ψ₁ = ϕ₂ = 0 и верхних знаках перед π/2.
Узел ФОС 20 формирует упорядоченную систему из двух упорядоченных пар опорных сигналов, однозначно связанную с упорядоченной системой из двух управляющих сигналов, формируемых блоком ФУС 4. При этом сигналы с первого и третьего выходов узла ФОС 20 образуют первую упорядоченную пару сигналов, которые, если их просуммировать, будут иметь вид первого управляющего сигнала f₁(t), сдвинутого с помощью первого РФ 40 по фазе с тем, чтобы компенсировать сдвиги фаз, возникающие в ЧМ-РПУ. Однако здесь в целях использования дискретных вариантов формирования опорных сигналов и реализации выполнения операций умножения в узле разуплотнения 19 операция суммирования перенесена в узел разуплотнения 19, которая выполняется первым сумматором 30. Сигналы с второго и четвертого выходов узла ФОС 20 образуют вторую упорядоченную пару сигналов, которые, если их просуммировать, будут иметь вид второго управляющего сигнала f₂(t), сдвинутого по фазе с помощью второго РФ 41 с той же целью, что и для сигнала f₁(t). Здесь также операция суммирования сигналов со второго и четвертого выходов узла ФОС 20 перенесена в узел разуплотнения 19, которая выполняется вторым сумматором 31 узла разуплотнения 19.

Узел разуплотнения 19 путем выполнения операций умножения, суммирования, интегрирования в течение времени, равном интервалу ортогональности Т₂, и запоминания обеспечивает формирование на первом и втором выходах двух сигналов u₁ и u₂, значения уровней которых определяются формулами (27) и (28) при использовании верхних знаков, обозначающих альтернативные варианты.

Узел ВУИ 21 обеспечивает по запускающему сигналу, поступающему на его третий вход от узла формирования импульса запуска 24, считывание значений уровней сигналов u₁ и u₂ и вычисление по формуле arctg u₂/u₁ значения угла пеленга, а по формуле значения амплитуды и вывод этих значений на индикаторы 22 и 23 соответственно.

Кроме того, узел ФОС 20 на выходах первого набора из m выходов и на выходах второго набора из m выходов формирует первый набор из m дискретных сигналов с частотами jΩ₁ (j=1 ,...m) и второй набор из m дискретных сигналов с частотами jΩ₂ соответственно, которые управляют работой РФ1 14 и РФ2 16 соответственно, обеспечивающих подавление в сигналах речевого канала частотных компонент, связанных с работой системы пеленгования.

Работа известного блока УМФ, приведенного на фиг.2, описана в [2, 4].

Выбор значений частот Ω₁ и Ω₂ в устройстве пеленгования определяется не только условиями ортогональности управляющих сигналов, но и частотными свойствами ЧМ-РПУ. Кроме того, при использовании ЧМ-РПУ одновременно как для решения задач пеленгования, так и для приема сообщений значения частот Ω₁ и Ω₂ должны обеспечивать минимальное влияние друг на друга носителей этих двух видов информации и неискаженное их разделение. Для учета этих факторов приведем условия ортогональности (25) к более удобному для восприятия и анализа виду и конкретизирует принятые в устройстве значения частот и интервала ортогональности Т₂.

Первые два условия в (25) с учетом двух последних можно записать в виде:
|l₂-l₁| = 2p, p=1, 2, ... (38)
l₁+l₂=2m, m=1, 2, ... (39)
Учитывая, что Ω₁ = 2π/T_н1, Ω₂ = 2π/T_н2, где Т_н1 и Т_н2 - периоды частот Ω₁ и Ω₂, последние два условия можно представить в виде:

l₁=1, 2, ..., l₂=1, 2, ... (40)
Положим для определенности, что Ω₂>Ω₁ и потребуем, чтобы на интервале ортогональности Т₂, укладывалось целое число периодов Т_н1 и Т_н2, т.е. примем
l₁=2k₁; l₂=2k₂; k₁=1, 2, ...; k₂=1, 2, ...(41)
Тогда условия (38),...,(40) запишутся в виде:
k₂-k₁=p; k2>k₁; p=1, 2,... (42)
k₁+k₂=m; m=1, 2, ...; k_i=1, 2, ...(43)

Если воспользоваться обозначениями
Ω₀ = (Ω₁+Ω₂)/2; ΔΩ = (Ω₂-Ω₁)/2
и
F₀ = Ω₀/2π; ΔF = ΔΩ/2π,
то первые два условия ортогональности в (25) можно также представить в виде:
T₂=p/(2ΔF), p=1, 2, ... (45)
Ω₀/ΔΩ = F₀/ΔF, m=1, 2, ... (46)
Для получения минимального интервала ортогональности положим р=1. Тогда из (42) и (43) следует:
k₂=k₁+1; k₁=1, 2,... - (47)
m=2k₁+1. (48)
При пеленговании узкополосных сигналов, несущих речевую информацию, часто принимают F₀≈1 кГц, а ΔF≈30 Гц.

Тогда из (46) получаем m≈30...34.

Так как m согласно (48) должно быть нечетным, то принимаем m=31. Тогда из (47) и (48) имеем:
k₁=15; k₂=16; T₂=1/(2ΔF)≈15 мс,
T_нl=T₂/k₁; T_н2=T₂/k₂.

Определенные таким образом параметры предлагаемого устройства соответствуют аналогичным параметрам устройства - прототипа, однако минимальное время пеленгования в предлагаемом устройстве в два раза меньше и составляет Т₂≈15 мс (вместо 30 мс в прототипе).

Устройство одноканального радиопеленгования, реализующего способ пеленгования для варианта использования операций АМ-РПУ (фиг.3), работает следует образом. Блок ФУС 4 формирует упорядоченную пару управляющих сигналов, вид которых описывается соотношением (6) при ψ₁ = ψ₂ = 0 и верхних знаках перед π/2, а частотная и фазовая ортогональность обеспечивается выбором частот Ω₁ и Ω₂ и интервала ортогональности Т₂ в соответствии с условиями (25). Длительность интервала Т₂ определяется ЗГ 25 блока ОСОИ 5, формирующего периодическую с периодом Т₂ и скважностью, равной двум, последовательность, которая определяет работу генераторов sinΩ₁t 10, sinΩ₂t 11, sinnΩ₁t 38, sinnΩ₂t 39 и узла формирования импульса запуска 24, синхронизируя их своими положительными фронтами.

Блок УМА 3 разбивает сигналы, поступающие на его первые четыре входа, на две пары и с помощью двух упорядоченных управляющих сигналов, поступающих на пятый и шестой входы, упорядочивает их и входящие в них сигналы и формирует выходной сигнал, амплитуда которого содержит в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару, в виде суммы

где b_i - коэффициенты пропорциональности;
ϕ₁ и ϕ₂ - разность фаз сигналов, поступающих на первый и второй и на третий и четвертый входы блока УМА 3 соответственно;
f₁(t) и f₂(t) - сигналы, поступающие на пятый и шестой входы блока УМА 3 соответственно.

Произведенные в устройстве пеленгования соединения с блоком УМА 3 четырех антенных элементов, размещенных по окружности на одинаковом друг от друга расстоянии, таким образом, что к первому и второму входам блока УМА 3, представляющим собой первую упорядоченную пару входов, подключаются такие антенные элементы, что проведенная через них прямая проходит через центр окружности, а к третьему и четвертому входам блока УМА 3, образующим вторую упорядоченную пару входов, - оставшиеся два антенных элемента означает задание двух пересекающихся в центре окружности под углом 90^o прямых линий. Конкретизация входов в упорядоченной паре входов блока УМА 3, к которым подключаются антенные элементы из пары, образующей проходящую через центр прямую линию, означает задание направления этой прямой. Таким образом, проведенные в устройстве подключения антенной системы 1 к блоку УМА 3 означает задание собственной прямоугольной системы координат радиопеленгатора, относительно которой будет производиться определение угла вектора направления распространения электромагнитной энергии.

Сигнал, сформированный блоком УМА 3, после прохождения АМ-РПУ будет иметь вид, описываемый формулой (14) при ψ₁ = ψ₂ = 0 и верхних знаках перед π/2.
Работа известного блока УМА 3 подробно описана в [1, 4]. Здесь только отметим, что в приведенной на фиг.4 структурной схеме этого блока использовано разбиение на элементы, при котором вычитающее устройство (ВУ) (10 и 11) обеспечивает на первом своем выходе формирование сигнала, получаемого путем вычитания из сигнала, поступающего на его первый вход, сигнала, поступающего на его второй вход, а на втором своем выходе - сигнала, получаемого путем вычитания из сигнала, поступающего на второй вход, сигнала, поступающего на его первый вход.

Работа блока ОСОИ 5 и входящих в него узлов, а также значения параметров, определяющих частоты Ω₁, Ω₂ и интервал ортогональности Т₂, полностью соответствуют работе аналогичного блока ОСОИ и значениям параметров предложенного устройства пеленгования, реализующего способ пеленгования для варианта использования операций ЧМ-РПУ.

Таким образом предлагаемое устройство пеленгования обеспечивает по сравнению с прототипом в два раза меньшее минимальное время пеленгования.

Источники информации
1. Мезин В.К. Автоматические радиопеленгаторы. М.: Сов. радио, 1969 г. (стр. 133-138, 185-186).

2. Патент US 4041496, G 01 S 5/02, 1977 г.

3. Пеленгатор R.F. Direction indicator модель DF фирмы DATONG electronics limited.

4. Патент GB 2124849, G 01 S 3/54,1984 г.

Формула изобретения

1. Способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ - длина волны сигнала, основанный на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар _i, i= 1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре P_i сигналов соответствуют два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, операции уплотнения, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар P_i сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i= 1,2, модулированный результирующий сигнал, содержащий в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i, i= 1, 2, сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару Р_i, в виде суммы где a_i - коэффициент пропорциональности, последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, формирующей из модулированного результирующего сигнала сигнал в виде суммы где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, два выходных сигнала u₁ и u₂, пропорциональных разности фаз ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁, отличающийся тем, что в качестве упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t) используют упорядоченную пару сигналов из множества упорядоченных пар ортогональных сигналов, в котором каждая упорядоченная пара содержит сигналы, представляющие собой сумму двух гармонических колебаний с частотами Ω₁ и Ω₂ и имеющие вид
f₁ = sin(Ω₁t+ψ₁)+sin(Ω₂t+ψ₂);

где множество пар сигналов определяется фазами ψ₁ и ψ₂ которые принимают свои значения независимо друг от друга из интервала [0,2π], а сигналы в паре обладают на интервале времени Т одновременно взаимной частотной ортогональностью между компонентами с разными частотами и взаимной фазовой ортогональностью между компонентами с одинаковыми частотами, причем такой, что направления фазовых сдвигов для обеспечения фазовой ортогональности между компонентами с одинаковыми частотами имеют противоположный характер для компонент с разными частотами.

2. Устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, радиоприемное устройство частотно-модулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход - к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ - РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, отличающееся тем, что в узел ГАС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно, в блок ФУС введены первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС, аналоговый инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с четвертым выходом узла ГАС, при этом первые входы первого и второго сумматоров соединены с первым и третьим выходами узла ГАС соответственно, а второй вход первого сумматора - с вторым выходом узла ГАС, в узел ГСРФ введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго РФ соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго РФ соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, который соединен с выходом ЗГ, в узел ФОС введен инвертор, выход которого является четвертым выходом узла ФОС, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ, при этом второй выход узла ФОС соединен с третьим выходом узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОС соответственно, первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, а вход - с выходом ЗГ.

3. Устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов, содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, радиоприемное устройство амплитудно-модулированных сигналов (АМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, вход А₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу AM-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t) выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом AM-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит последовательно соединенные режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), второй усилитель и громкоговоритель, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т, выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, первый выход - первым выходом узла ФОС, а второй выход - третьим выходом узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, отличающееся тем, что в узел ГАС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно, в блок ФУС введены первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС, аналоговый инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с четвертым выходом узла ГАС, при этом первые входы первого и второго сумматоров соединены с первым и третьим выходами узла ГАС соответственно, а второй вход первого сумматора - с вторым выходом узла ГАС, в узел ГСРФ введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго РФ соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго РФ соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, который соединен с выходом ЗГ, в узел ФОС введен инвертор, выход которого является четвертом выходом узла ФОС, а вход соединен с четвертым выходом узла ГСРФ, при этом второй выход узла ФОС соединен с третьим выходом узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОС соответственно, первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, а вход - с выходом ЗГ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4