Фазовый способ пеленгации

Предлагаемый способ относится к области радиоэлектроники и может быть использован для определения угловых координат источников излучения сигналов. Достигаемым техническим результатом изобретения является устранение противоречия между требованиями к точности измерения и однозначности отсчета угла β (где β - угол прихода радиоволн относительно нормали к измерительной базе) путем формирования грубой и точной измерительных баз косвенным методом. Фазовый пеленгатор, реализующий предлагаемый фазовый способ пеленгации, содержит две приемные антенны, два приемника, два фазовращателя на 90°, фазовый детектор, арифметический блок, масштабирующий перемножитель, блок деления и блок регистрации, определенным образом соединенные между собой. 2 ил.

 

Предлагаемый способ относится к области радиоэлектроники и может быть использован для определения угловых координат источников излучения сигналов.

Известны фазовые способы пеленгации (патенты РФ №2003131, 2006872, 2010258, 2012010, 2134429, 2155352, 2175770, 2290658, 2311656; патенты Германии №2127087, 2710955; патенты Великобритании №1395599, 1598325; Кинкулькин И.Е. и др. «Фазовый метод определения координат». М.: Сов. радио, 1979; Космические радиотехнические комплексы. Под ред. С.И. Бычкова. М.: Сов. радио, 1967, с.130-138, рис.2. 3. 9 и другие).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является фазовый способ пеленгации (Космические радиотехнические комплексы. Под ред. С.И.Бычкова. М.: Сов. радио, 1967, с.130-138, рис.2. 3. 9), который и выбран в качестве базового объекта.

При фазовом способе пеленгации разность фаз Δφ сигналов, принимаемых двумя разнесенными в пространстве антеннами, определяется выражением

Δφ=2π*d/λ*Sinβ,

где d - расстояние между разнесенными в пространстве антеннами (измерительная база);

λ - длина волны;

β - угол прихода радиоволн относительно нормам к измерительной базе.

Однако известному фазовому способу пеленгации свойственно противоречие между требованиями к точности измерений и однозначности отсчета угла β. Действительно, согласно вышеуказанной формуле фазовый способ пеленгации тем чувствительнее к изменению угла β, чем больше относительный размер измерительной базы d/λ. Но с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты β, при котором разность фаз Δφ превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета угловой координаты β.

Исключить неоднозначность отсчета угловой координаты β можно двумя классическими методами: применением приемных антенн с острой диаграммой направленности и использованием нескольких измерительных баз (многошкальность).

Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большой дальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению. Однако они требуют поиска источника излучения сигнала до начала измерений и его автоматического сопровождения по направлению антенным лучом в процессе измерений, а также лишают фазовый способ пеленгации одного из его достоинств - возможности использования ненаправленных (изотропных) антенных систем.

Многошкальность обычно достигается использованием нескольких измерительных баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета угла β, а большая база - точную, но неоднозначную шкалу отсчета угла β. При выборе величины измерительной базы, а также числа баз, исходят из следующих соображений.

Число зон неоднозначностей, т.е. областей, где разность фаз Δφ изменяется на величину, равную 2π, определяется соотношением

n=2d/λ.

Для однозначного отсчета угловой координаты β необходимо выбрать n=1, т.е. выбрать базу, исходя из условия

d<λ/2.

Однако в ряде случаев при больших диапазонах однозначного измерения углов β измерительная база d может быть столь мала, что на ней физически невозможно разместить две приемные антенны (например, d=1 м, диаметр антенн D=2 м).

С другой стороны, для повышения точности измерения угловой координаты β необходимо увеличить измерительную базу d, что также в ряде случаев физически сделать невозможно.

Технической задачей изобретения является устранение противоречия между требованиями к точности измерения и однозначности отсчета угла β путем формирования грубой и точной измерительных баз косвенным методом.

Поставленная задача решается тем, что фазовый способ пеленгации, основанный, в соответствии с ближайшим аналогом, на приеме сигналов на две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние d, усилении и ограничении их по амплитуде, сравнении сигналов, прошедших два канала, по фазе, выделении низкочастотного напряжения, пропорционального разности фаз Δφ между сигналами, принимаемыми двумя антеннами, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, отличается от ближайшего аналога тем, что низкочастотное напряжение сдвигают по фазе на 90°, перемножают его с исходным низкочастотным напряжением с использованием масштабирующего коэффициента, равного двум, и формируют точную, но неоднозначную шкалу отсчета угла β, соответствующую большей измерительной базе 2d, одновременно исходное низкочастотное напряжение суммируют с постоянным напряжением делят полученную сумму на низкочастотное напряжение, сдвинутое по фазе на 90°, и формируют грубую, но однозначную шкалу отсчета угла β, соответствующую малой измерительной базе d/2, причем между указанными измерительными базами устанавливают следующее неравенство

d/2λ<1/2≤2d/λ,

где λ - длина волны.

Структурная схема фазового пеленгатора, реализующего предлагаемый фазовый способ пеленгации, представлена на фиг.1. Взаимное расположение приемных антенн показано на фиг.2.

Фазовый пеленгатор содержит последовательно включенные первую приемную антенну 1, первый приемник 3, первый фазовращатель 5 на 90°, фазовый детектор 6, второй вход которого через второй приемник 4 соединен с выходом второй приемной антенны 2, второй фазовращатель 7 на 90°, масштабирующей перемножитель 9, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 6, и блок 11 регистрации. К выходу фазового детектора 6 последовательно подключены арифметический блок 8 и блок 10 деления, второй вход которого соединен с выходом второго фазовращателя 7 на 90°, а выход подключен к второму входу блока 11 регистрации.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Принимаемые сигналы

U1(t)= υ1*Cos(ωct+φ1),

U2(t)=υ2*Cos(ωct+φ2), 0≤t≤Tc,

где υ1, υ2, ωc, φ1, φ2, Тc - амплитуды, несущая частота, начальные фазы и длительность сигналов,

с выходов приемных антенн 1 и 2 поступают на входы приемников 3 и 4. Для упрощения в качестве сигналов источника излучения рассматриваются простые гармонические сигналы без модуляции, что не влияет на полученные результаты.

На выходах приемников 3 и 4 образуются следующие напряжения:

U3(t)=υ0*Cos(ωct+φ1),

U4(t)=υ0*Cos(ωct+φ2), 0≤t≤Tc.

где υ0 - порог ограничения, которые непосредственно и через первый фазовращатель 5 на 90° поступают на два входа фазового детектора 6. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение

UH1(t)=υH*CosΔφ,

где υH=1/2*υ02;

Δφ=φ-φ2=2π*d/λ*Cosβ,

которое поступает на входы второго фазовращателя 7 на 90° и арифметического блока 8.

На выходе второго фазовращателя 7 на 90° образуется следующее низкочастотное напряжение

UH2(t)=υH*SinΔφ,

которое поступает на первый вход масштабирующего перемножителя 9, на второй вход которого подается исходное низкочастотное напряжение UH1(t). Масштабирующий коэффициент Км перемножителя 9 выбирается равным 2(Км=2). На выходе масштабирующего перемножителя 9 формируется следующее напряжение

UH3(t)=υH3*Sin2Δφ,

где υH3=2*υH2;

Sin2Δφ=2SinΔφ*CosΔφ;

которое фиксируется блоком 11 регистрации.

Так формируется точная, но неоднозначная шкала отсчета угловой координаты β, соответствующая измерительной базе 2d.

На выходе арифметического блока 8 образуется низкочастотное напряжение

UH4(t)=υH*(1+CosΔφ),

которое поступает на первый вход блока 10 деления, на второй вход которого подается низкочастотное напряжение UH2(t) с выхода второго фазовращателя 7 на 90°. На выходе блока 10 деления образуется напряжение

UH5(t)=υH*ctgΔφ/2,

где ctgΔφ/2=1+CosΔφ/SinΔφ,

которое фиксируется блоком 11 регистрации.

Так формируется грубая, но однозначная шкала отсчета угловой координаты β, соответствующая малой измерительной базе d/2.

Таким образом, предлагаемый фазовый способ пеленгации по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает устранение противоречия между требованиями к точности измерения и однозначности отсчета угла β. Это достигается формированием точной, но неоднозначной шкалы отсчета угла β, соответствующей большой измерительной базе 2d, и грубой, но однозначной шкалы отсчета угла β, соответствующей малой измерительной базе d/2 косвенным методом с использованием формул двойного и половинного углов

Sin2Δφ=2SinΔφ*CosΔφ,

ctgΔφ/2=1+CosΔφ/SinΔφ.

Причем между сформированными измерительными базами устанавливают следующее неравенство:

d/2λ<1/2≤2d/λ,

а приемные антенны, разнесенные в пространстве на фиксированное расстояние d, не изменяют своего взаимного положения.

Фазовый способ пеленгации, основанный на приеме сигналов на две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние d, усилении и ограничении их по амплитуде, сравнении сигналов, прошедших два канала, по фазе, выделении низкочастотного напряжения, пропорционального разности фаз Δφ между сигналами, принимаемыми двумя антеннами, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, отличающийся тем, что низкочастотное напряжение сдвигают по фазе на 90°, перемножают его с исходным низкочастотным напряжением с использованием масштабирующего коэффициента, равного двум, и формируют точную, но неоднозначную шкалу отсчета угла β, где β - угол прихода радиоволн относительно нормали к измерительной базе, соответствующую большей измерительной базе 2d, одновременно исходное низкочастотное напряжение суммируют с постоянным напряжением, делят полученную сумму на низкочастотное напряжение, сдвинутое по фазе на 90°, и формируют грубую, но однозначную шкалу отсчета угла β, соответствующую малой измерительной базе d/2, причем между указанными измерительными базами устанавливают следующее неравенство d/2λ<1/2≤2d/λ, где λ - длина волны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фазовым радиопеленгаторам, и может быть использовано для определения угловых координат источника радиосигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Изобретение относится к радиотехнике. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга и частоты радиосигнала в системах радиотехнического контроля. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство.

Изобретение относится к области антенной техники, а именно к способам формирования фазовой пеленгационной характеристики

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в радионавигации при создании наземных фазовых радионавигационных систем

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство обнаружения сигналов и измерения направления на источник излучения этого сигнала

Изобретение относится к технике связи и может использоваться преимущественно для однозначного определения пространственных координат объекта - источника радиоизлучения (ИРИ), в том числе в системах навигации и посадки летательных аппаратов

Изобретение относится к технике связи и может использоваться преимущественно для однозначного определения пространственных координат объекта, в том числе в системах навигации и посадки летательных аппаратов

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано при построении систем определения угловых координат, принцип действия которых основан на определении временного сдвига между радиосигналами, принимаемыми от объекта

Триангуляционно-гиперболический способ определения координат радиоизлучающих воздушных объектов (РВО) в пространстве относится к области пассивной локации и может быть использован для решения задач определения координат РВО и траекторий их движения в пространстве при использовании базово-корреляционного метода. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности многопозиционной системы пассивной локации. Способ заключается в измерении на всех приемных пунктах: на одном центральном и нескольких периферийных пунктах, угловых координат РВО и разностей дальности между центральным и периферийными приемными пунктами. Определение координат осуществляют в два этапа: на первом этапе определяют строб местоположения РВО, получаемого на основании угловых координат этого источника, измеренных центральным и всеми периферийными приемными пунктами (триангуляционный способ). На втором этапе в полученном стробе вычисляют разности дальностей между центральным и всеми периферийными приемными пунктами, определяют точное место нахождения РВО в пространстве. На каждом периферийном приемном пункте для измерения разности времени запаздывания сигнала по команде с центрального пункта устанавливают пеленг на РВО для выполнения условия приема одного и того же сигнала всеми приемными пунктами (использование гиперболического способа). 4 ил.

Фазовый способ пеленгации

Наверх