Радиопеленгатор

Предлагаемое изобретение относится к радионавигационным устройствам и может быть использовано для установки на летательный аппарат поиска и обнаружения поисковых маяков. Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения пеленга в секторе направления на поисковый маяк. Указанный результат достигается за счет того, что радиопеленгатор содержит антенный блок, соединенный с приемником через коммутатор, выход приемника подключен к частотному детектору, соединенному через фазовращатель с селективным фильтром, настроенным на частоту полного цикла коммутации антенн, выходом подключенным к первому входу синхронного детектора, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения, соединенным с коммутатором, при этом антенный блок составлен из четырех ненаправленных антенн, образующих две взаимно перпендикулярные базы секторного сканирования, одна из которых является измерительной, а другая - дополнительной, предназначенной для исключения неоднозначности измерений, причем радиопеленгатор содержит также таймер переключения двух баз и блок анализа однозначности пеленга, предназначенный для сравнения полярности сигналов, полученных от двух баз, с последующим определением истинного значения пеленга во всем секторе, при этом блок анализа подключен к выходу синхронного детектора, по входу управления - к таймеру переключения двух баз, а по выходу - к индикатору пеленга, таймер переключения двух баз подключен к управляющему входу коммутатора. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к радионавигационным устройствам и может быть использовано для установки на летательный аппарат поиска и обнаружения поисковых маяков.

Известен радиопеленгатор, содержащий «n» направленных антенн с перекрывающимися диаграммами направленности, расположенных по окружности и подключенных к коммутатору, который на первом этапе обеспечивает круговое сканирование для получения первоначальной информации о пеленге источника излучения, а затем сканирование двух антенн, находящихся в секторе полученного пеленга. В этом режиме измерение точного пеленга обеспечивается измерением дифференциальной фазы сигнала с помощью частотного и синхронного детекторов подключенных к выходу приемника (А.С. №102935 М. кл. G01S - 08).

Однако указанный радиопеленгатор практически может быть реализован только в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ) и поэтому обеспечить измерение пеленга поисковых маяков, работающих в диапазоне ультракоротких волн (УКВ), не сможет. В этом диапазоне размеры направленных антенн очень велики и не позволят установить пеленгатор на летательном аппарате.

Кроме того, известен радиопеленгатор SAR - DF 517 (каталог фирмы «BECKER» Руководство DV 77513.03, 2005 год, приложение 1), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и содержащий антенный блок из «n» ненаправленных антенн УКВ диапазона, расположенных по кругу и подключенных к коммутатору, обеспечивающему их круговое сканирование. Выход коммутатора подключен к входу приемника, выход приемника соединен с частотным детектором, выход которого соединен с фазовращателем, а фазовращатель с входом селективного фильтра, настроенного на частоту «F» полного цикла коммутации, выход фильтра соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения, работающим на частоте коммутации «F». Информация о пеленге в диапазоне 0-360° содержится в фазовом сдвиге колебаний, поступающих на первый вход синхронного детектора, и снимается на индикатор пеленга с его выхода. Этот пеленгатор относится к классу доплеровских и получил широкое применение для решения задач навигации летательных аппаратов при обнаружении поисковых маяков (Астафьев Г.П., Шебшаевич B.C., Юрков Ю.А. «Радионавигационные устройства и системы», М., Сов. Радио, 1958 г.).

Однако указанный пеленгатор обладает невысокой точностью измерения пеленга - ±5° в секторе направления на поисковый маяк. Главной причиной этого является ограниченный размер антенн, которые можно установить на летательный аппарат.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение точности измерения пеленга в секторе направления на поисковый маяк.

Поставленная задача достигается тем, что в известное устройство радиопеленгатор SAR - DF 517, содержащее антенный блок кругового сканирования, соединенный с коммутатором, выход которого соединен с входом приемника, а выход приемника соединен с частотным детектором, соединенным с фазовращателем, а фазовращатель - с входом селективного фильтра, выход фильтра соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения соединенного с коммутатором, выход синхронного детектора соединен с индикатором пеленга, введены таймер переключения двух баз и блок анализа однозначности пеленга, а антенный блок составлен из четырех ненаправленных антенн, образующих две взаимно перпендикулярные базы секторного сканирования, выход синхронного детектора соединен с первым входом блока анализа однозначности пеленга, второй вход которого соединен через таймер переключения двух баз с коммутатором, выход блока анализа однозначности пеленга соединен с индикатором пеленга.

На Фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого радиопеленгатора; на Фиг.2 приведены осциллограммы напряжений в основных элементах структурной схемы, на Фиг.3 представлены квадранты фазовых соотношений измерительной и дополнительной антенных баз.

Предлагаемое устройство (Фиг.1) содержит антенный блок 1, состоящий из четырех ненаправленных антенн, образующих взаимно перпендикулярные базы, одна из которых измерительная, а другая дополнительная для исключения неоднозначности измерений. Антенны соединены с электронным коммутатором 2, выход которого подключен к входу приемника 3, выход приемника соединен с частотным детектором 4, выход которого соединен с фазовращателем 5, а фазовращатель - с входом селективного фильтра 6, настроенного на частоту «F» полного цикла коммутации, выход фильтра соединен с первым входом синхронного детектора 7, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения 8, работающим на частоте коммутации «F». Выход синхронного детектора, содержащего информацию о пеленге θ, соединен с блоком анализа однозначности пеленга 9. Таймер переключения двух баз 10 подключен к управляющему входу коммутатора и к блоку анализа однозначности пеленга. Информация о пеленге поступает из блока анализа однозначности пеленга к индикатору пеленга 11.

Устройство работает следующим образом. Таймер, через коммутатор, в начальном режиме поиска маяка, периодически подключает приемник к измерительной и дополнительной антенным базам. В каждом из этих режимов коммутатор сигналом опорного генератора (Фиг.2а) переключает антенны каждой из баз, обеспечивая на входе частотного детектора пачки сигналов маяка (Фиг.2б) с разностью фаз между каждой из пачек определяемой формулой 1. Выходной сигнал частотного детектора в виде разнополярных видеоимпульсов (Фиг.2в), пропорциональных по величине и фазе относительно опорного сигнала, поступает через фазовращатель и селективный фильтр в виде синусоиды (Фиг.2г) к синхронному детектору. Фазовращатель обеспечивает компенсацию фазовых сдвигов сигнала коммутации «F» в канале приемника, обеспечивая тем самым максимальный коэффициент передачи синхронного детектора. Блок анализа однозначности пеленга работает на основе алгоритма, вытекающего из сравнений полярностей выходных сигналов детектора в каждом из четырех квадрантов измерительной и дополнительной антенных баз, приведенных на Фиг.3. На Фиг.3 измерительная база совпадает с осью 90-270°, дополнительная база - с осью 0-180°. Расчетные значения разности фаз, соответствующие пеленгам в секторе 360° для измерительной и дополнительной баз, представлены в таблице 1 при d=0,3 м и λ=1,875 м.

Таблица 1
θ° 0 30 90 120 180 210 270 300 360
Δφ° 0 29 58 38 0 -29 -58 -38 0 измерительная
Δφ° -58 -38 0 28 58 38 0 -28 -58 дополнительная

Используя эти данные, рассмотрим алгоритм исключения неоднозначности.

Если пеленгуемый источник находится в квадранте 1, то для измерительной базы пеленг дает знак «+», а для дополнительной «-». Если источник сигнала находится в квадранте 2, то измерительная база дает «+» и дополнительная «+». В третьем квадранте соответственно «-», «+», а в четвертом «-» и «-». Таким образом, сравнивая полярности сигналов, полученных от двух баз, блок анализа однозначности пеленга, по данным, приведенным в Таблице 2, определяет истинное значение пеленга во всем 360° секторе.

Таблица 2
Квадрант I 0-90° II 90-180° III 180-270° IV 270-360°
Измерительная + + - -
Дополнительная - + + -

Увеличение точности происходит за счет увеличения реальной измерительной базы d.

Реальная измерительная база при круговом сканировании определяется расстоянием между двумя соседними антеннами, расположенными по кругу, а при секторном сканировании расстоянием между двумя противоположными антеннами, равным диаметру круга при круговом сканировании.

Для прототипа: девиация фазы Δφ, приведенная к 1° пеленга для круговой решетки с радиусом d 2 и длиной волны λ, равна Δ ϕ 1 = d 2 λ - взято из источника (Астафьев Г.П., Шебшаевич B.C., Юрков Ю.А. «Радионавигационные устройства и системы», М., Сов. Радио, 1958 г.).

Для предлагаемого изобретения: Δ ϕ 2 = 2 π d λ S i n θ - (формула 1) взято из источника (Сивере А.П. «Основы космической радиоэлектроники», М., Сов. Радио, 1969 год).

Для примера возьмем d=0,25 м, длину волны λ=0,75 м при θ=1°, получаем Δφ1=0,16°, Δ ϕ = 360 0,25 0,75 0,017 = 2 o , т.е. увеличение потенциальной точности 2 0.16 = 12,5 .

Из этого можно сделать следующий вывод: при одинаковой погрешности в измерении разности фаз, главной составляющей которой для пеленгатора является многолучевое распространение сигнала маяка, вызванного переотражениями от земли и мешающих объектов, предлагаемый радиопеленгатор будет иметь ошибку в измерении пеленга, более чем в 10 раз меньшую.

Радиопеленгатор, содержащий антенный блок, соединенный с приемником через коммутатор, выход приемника подключен к частотному детектору, соединенному через фазовращатель с селективным фильтром, настроенным на частоту полного цикла коммутации антенн, выходом подключенным к первому входу синхронного детектора, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения, соединенным с коммутатором, отличающийся тем, что антенный блок составлен из четырех ненаправленных антенн, образующих две взаимно перпендикулярные базы секторного сканирования, одна из которых является измерительной, а другая - дополнительной, предназначенной для исключения неоднозначности измерений, кроме того, введены таймер переключения двух баз и блок анализа однозначности пеленга, предназначенного для сравнения полярности сигналов, полученных от двух баз, с последующим определением истинного значения пеленга во всем 360° секторе, при этом блок анализа подключен к выходу синхронного детектора, по входу управления - к таймеру переключения двух баз, а по выходу - с индикатором пеленга, при этом таймер переключения двух баз подключен к управляющему входу коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в навигационных системах ориентации летательного аппарата при заходе на посадку по приборам. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения угловых координат источника непрерывного гармонического радиосигнала. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координат объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения угловых координат источника непрерывного гармонического радиосигнала. .

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для управления полетом ракет при помощи инфракрасного луча. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к фазовому радиопеленгатору, содержащему антенную систему, блок управления антенной системой, фазовый модулятор и блок обработки сигналов антенной системы, в состав этого блока обработки сигналов входят устройство формирования азимутальной метки, первый вход которого служит входом блока обработки сигналов антенной системы, а второй вход соединен с выходом фазового модулятора и служит вторым входом блока обработки сигналов антенной системы, и устройство отображения измеренного азимута, вход этого устройства отображения подсоединен к выходу устройства формирования азимутальной метки, а выход служит выходом блока обработки сигналов антенной системы и выходом пеленгатора, причем антенная системы представляет собой либо антенну, перемещаемую в горизонтальной плоскости по кругу с угловой частотой Ω, либо установленные по кругу и коммутируемые с этой частотой антенные элементы, а перемещение антенны или коммутация антенных элементов осуществляются по сигналам с выхода блока управления антенной системой, причем в центре круга установлена неподвижная антенна, при этом кроме сигнала перемещения антенны с частотой Ω в блоке управления антенной системой вырабатывается колебание с частотой, отличающейся от Ω на величину ΔΩ и подаваемое на управляющий вход фазового модулятора, а на сигнальный вход фазового модулятора поступает колебание от центрального вибратора антенной системы, выходное колебание фазового модулятора и сигнал с выхода коммутируемых элементов антенной системы поступают на соответствующие входы устройства формирования азимутальной метки блока обработки сигналов антенной системы, при этом в указанном фазовом радиопеленгаторе в состав блока обработки сигналов антенной системы между устройством формирования азимутальной метки и устройством отображения измеренного азимута введено устройство преобразования сигнала азимутальной метки, вход этого устройства преобразования сигнала азимутальной метки соединен с выходом устройства формирования азимутальной метки блока обработки сигналов антенной системы, а выход устройства преобразования сигнала азимутальной метки подсоединен к входу устройства отображения измеренного азимута блока обработки сигналов антенной системы, при этом устройство преобразования сигнала азимутальной метки содержит последовательно соединенные между собой каскады преобразования сигнала метки, каждый из которых содержит два идентичных усилителя и перемножитель выходных сигналов усилителей, входы обоих усилителей объединены и служат входом каскада, а выходы усилителей соединены с соответствующими входами перемножителя, выход перемножителя служит выходом каскада преобразования, вход первого каскада служит входом устройства преобразования сигнала азимутальной метки, а выход последнего каскада является выходом устройства преобразования сигнала азимутальной метки. Изобретение обеспечивает увеличение (более чем на порядок) отношения уровня основного лепестка формируемой азмутальной метки к уровню боковых лепестков метки. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радионавигационным устройствам и может быть использовано для установки на летательный аппарат поиска и обнаружения поисковых маяков. Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения пеленга в секторе направления на поисковый маяк. Указанный результат достигается за счет того, что радиопеленгатор содержит антенный блок, соединенный с приемником через коммутатор, выход приемника подключен к частотному детектору, соединенному через фазовращатель с селективным фильтром, настроенным на частоту полного цикла коммутации антенн, выходом подключенным к первому входу синхронного детектора, второй вход которого соединен с генератором опорного напряжения, соединенным с коммутатором, при этом антенный блок составлен из четырех ненаправленных антенн, образующих две взаимно перпендикулярные базы секторного сканирования, одна из которых является измерительной, а другая - дополнительной, предназначенной для исключения неоднозначности измерений, причем радиопеленгатор содержит также таймер переключения двух баз и блок анализа однозначности пеленга, предназначенный для сравнения полярности сигналов, полученных от двух баз, с последующим определением истинного значения пеленга во всем секторе, при этом блок анализа подключен к выходу синхронного детектора, по входу управления - к таймеру переключения двух баз, а по выходу - к индикатору пеленга, таймер переключения двух баз подключен к управляющему входу коммутатора. 3 ил.

Наверх