RU2505831C2

RU2505831C2 - Radio direction finder

Info

Publication number: RU2505831C2
Application number: RU2012118780/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Смирнов; Эдуард Иванович Седунов; Александр Максимович Воробьев; Александр Анатольевич Ткач
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики"
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2014-01-27
Also published as: RU2012118780A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: radio direction finder has five antennae, a high frequency amplifier, two tunable heterodynes, a directional coupler, a control generator, five high frequency mixers, five intermediate frequency preamplifiers, six intermediate frequency band-pass filters, four intermediate frequency mixers, four second intermediate frequency band-pass filters, four intermediate frequency amplifiers with radio input limitation and with a logarithmic characteristic on the video output, two quadrature phase detectors, a frequency discriminator, a digital control circuit, electrically programmable read-only memory, an analogue adder, an analogue-to-digital converter unit, a threshold device and a bearing computer, connected to each other in a certain manner.

EFFECT: high noise-immunity and accuracy of direction binding in a wide frequency range of input signals, providing full depth of built-in control of a radio direction finder.

4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство.The invention relates to radio engineering and can be used in monitoring systems for the radio environment in the complex or as a stand-alone device.

Известно два основных метода пассивной моноимпульсной радиопеленгации источника излучения: фазовый и амплитудный.Two main methods of passive monopulse direction finding of a radiation source are known: phase and amplitude.

Амплитудный метод не позволяет получить высокой точности пеленгации в широком диапазоне углов, а в фазовом методе для достижения высокой точности требуется большое количество баз и каналов в приемном устройстве. Возможно комплексирование (объединение) этих методов и достижение при этом высокой точности в широком диапазоне углов при небольшом количестве баз и каналов и, следовательно, при минимальных массо-габаритных соотношениях радиопеленгатора.The amplitude method does not allow to obtain high accuracy of direction finding in a wide range of angles, and in the phase method to achieve high accuracy requires a large number of bases and channels in the receiving device. It is possible to combine (combine) these methods and achieve high accuracy in a wide range of angles with a small number of bases and channels and, therefore, with the minimum weight and size ratios of the direction finder.

В патенте US 6061022, G01S 5/04, 09.05.2000 г. описано устройство, реализующее амплитудно-фазовый метод пеленгации. В нем изложена идея метода и не совсем понятна возможность его реализации.In the patent US 6061022, G01S 5/04, 05/09/2000, a device is described that implements the amplitude-phase direction finding method. It presents the idea of the method and the possibility of its implementation is not entirely clear.

В патенте US 5541608 G01S 5/04, 30.07.1996 г. изложено построение устройства для определения углового положения амплитудно-фазовым методом пеленгации с использованием супергетеродинного приемника. Для повышения точности пеленгации и снижения вероятности грубых (аномальных) ошибок в устройстве применяется система калибровки, основным элементом которой является электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭГТПЗУ). Данные калибровки включают измеренные на этапе настройки и запомненные в цифровом виде относительные значения амплитуды и фазы сигналов для соответствующих пар антенн и каналов в зависимости от угла и несущей частоты. Вычисление несущей частоты f осуществляется через измеренную промежуточную частоту fпч и заданную частоту гетеродина fг (f=fг±fпч.) Знак ± соответствует основной или зеркальной частотам приема, что принципиально не только для осуществления коррекции ошибок, но и для правильного вычисления пеленгов, так как в фазовом методе от этого зависит знак (наклон) пеленгационной характеристики. Отсутствие каких-либо устройств, через которые определяется основная или зеркальная частота приема, является недостатком вышеописанной системы радиопеленгации.In the patent US 5541608 G01S 5/04, 07/30/1996, the construction of a device for determining the angular position by the amplitude-phase direction finding method using a superheterodyne receiver is described. To increase the accuracy of direction finding and reduce the likelihood of gross (abnormal) errors in the device, a calibration system is used, the main element of which is an electrically programmable read-only memory device (EGPRS). Calibration data includes the relative values of the amplitude and phase of the signals measured at the tuning stage and digitally stored for the corresponding pairs of antennas and channels, depending on the angle and carrier frequency. The carrier frequency f is calculated through the measured intermediate frequency fpch and the given local oscillator frequency fg (f = fg ± fpch). The sign ± corresponds to the main or mirror receiving frequencies, which is important not only for error correction, but also for the correct calculation of bearings, since in the phase method, the sign (slope) of the direction-finding characteristic depends on this. The absence of any devices through which the main or mirror frequency of reception is determined is a disadvantage of the above direction finding system.

Другим недостатком является снижение точности пеленгации и увеличение вероятности аномальных ошибок в условиях воздействия внешних воздействующих факторов, например, при изменении температуры окружающей среды относительно температуры, при которой осуществлялись измерения ошибок пеленгации и их запись в ЭППЗУ. Особенно важно это, если радиопеленгатор работает в широком диапазоне частот, когда пеленгационные характеристики амплитудного и фазового пеленгатора существенно (в несколько раз) изменяются друг относительно друга по крутизне.Another disadvantage is a decrease in direction finding accuracy and an increase in the probability of anomalous errors under the influence of external factors, for example, when the ambient temperature changes with respect to the temperature at which direction finding errors were measured and recorded in the EEPROM. This is especially important if the direction finder operates in a wide range of frequencies, when the direction-finding characteristics of the amplitude and phase direction-finder significantly (several times) change relative to each other in steepness.

Целью изобретения является повышение точности, расширение частотного диапазона, повышение помехоустойчивости и обеспечение полной глубины встроенного контроля радиопеленгатора.The aim of the invention is to increase accuracy, expand the frequency range, increase noise immunity and ensure the full depth of the integrated control of the direction finder.

Поставленная цель достигается тем, что в радиопеленгатор, содержащий две антенны, развернутые друг относительно друга в одной плоскости - плоскости азимута, два смесителя высокой частоты, перестраиваемый гетеродин, квадратурный фазовый детектор, частотный дискриминатор, электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭППЗУ), цифровую схему управления и вычислитель пеленгов, при этом выход каждой из антенн соединен соответственно с первым входом каждого смесителя высокой частоты, вторые входы которых соединены с выходом перестраиваемого гетеродина, а его вход с первым выходом цифровой схемы управления, второй ее выход соединен с первым входом ЭППЗУ, третий ее выход соединен с первым входом вычислителя пеленгов, первый выход которого соединен с вторым входом ЭГТПЗУ, выход ЭППЗУ соединен с вторым входом вычислителя пеленгов, дополнительно введены третья и четвертая антенны, развернутые друг относительно друга в другой плоскости - плоскости угла места, и неразвернутая пятая антенна, третий, четвертый и пятый смеситель высокой частоты (См ВЧ), направленный ответвитель (НО), усилитель высокой частоты (УВЧ), контрольный генератор (КГ), второй перестраиваемый гетеродин (ПГ), пять предварительных усилителей промежуточной частоты (ПУПЧ), шесть полоснопропускающих фильтров (ППФ), четыре полосовых фильтра (ПФ) на вторую промежуточную частоту, усилитель промежуточной частоты с ограничением (УПЧ-О), четыре усилителя промежуточной частоты с радиовыходом и логарифмическим видеовыходом (УПЧ-Л), аналоговый сумматор, пороговое устройство (ПУ), блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и второй квадратурный фазовый детектор (ФД), причем выход первого См ВЧ через первый ППФ, первый См ПЧ, первый ПФ, первый УПЧ-Л соединен с первым входом первого квадратурного ФД, выход второго См ВЧ через второй ППФ, второй См ПЧ, второй ПФ, второй УПЧ-Л соединен с вторым входом первого квадратурного ФД, выход третьей антенны через третьи См ВЧ, ПУПЧ, ППФ, См ПЧ, ПФ, УПЧ-Л соединен с первым входом второго квадратурного ФД, выход четвертой антенны через четвертые ПУПЧ, ППФ, См ПЧ, ПФ, УПЧ-Л соединен с вторым входом второго квадратурного ФД, выход пятой антенны через НО, УВЧ, пятый См ВЧ, пятый ПУПЧ, пятый ППФ через УПЧ-О и шестой ППФ соединен с вторыми входами четырех См ПЧ, выход КГ соединен с вторым входом НО, вход КГ соединен с четвертым выходом цифровой схемы управления, выход первого ПГ соединен дополнительно с вторыми выходами третьего и четвертого См ВЧ, выход второго ПГ соединен с вторым входом пятого См ВЧ, вход второго ПГ соединен с пятым выходом цифровой схемы управления, выход УПЧ-О соединен дополнительно с входом частотного дискриминатора, вторые выходы первого, второго, третьего и четвертого УПЧ-Л соединены с четырьмя входами аналогового сумматора, выход которого соединен с входом ПУ, выход ПУ соединен с одним из входов вычислителя пеленгов и первым входом блока АЦП, каждые из двух выходов первого и второго квадратурного ФД, вторые выходы первого-четвертого УПЧ-Л, оба выхода частотного дискриминатора (ЧД) соединены соответственно с информационными входами блока АЦП, выходы блока АЦП соединены с входами вычислителя пеленгов, второй и третий выходы которого являются выходами устройства.This goal is achieved by the fact that in a direction finder containing two antennas deployed relative to each other in the same plane - the azimuth plane, two high-frequency mixers, a tunable local oscillator, a quadrature phase detector, a frequency discriminator, an electrically programmable read-only memory (EEPROM), a digital circuit controls and a bearing calculator, wherein the output of each of the antennas is connected respectively to the first input of each high-frequency mixer, the second inputs of which are connected to the output ohm of the tunable local oscillator, and its input with the first output of the digital control circuit, its second output is connected to the first input of the EEPROM, its third output is connected to the first input of the bearing calculator, the first output of which is connected to the second input of the EEPROM, the output of the EEPROM is connected to the second input of the bearing calculator additionally introduced the third and fourth antennas, deployed relative to each other in another plane - the elevation plane, and the non-deployed fifth antenna, the third, fourth and fifth high-frequency mixer (cm HF), are directed 1st coupler (BF), high-frequency amplifier (UHF), control oscillator (KG), second tunable local oscillator (PG), five preliminary amplifiers of intermediate frequency (PCB), six band-pass filters (PPF), four band-pass filters (PF) for the second intermediate frequency, limited-frequency intermediate-frequency amplifier (UPCH-O), four intermediate-frequency amplifiers with a radio output and a logarithmic video output (UPCH-L), an analog adder, a threshold device (PU), an analog-to-digital converter (ADC) unit and a second square phase detector (PD), the output of the first cm RF through the first PPF, the first cm IF, the first PF, the first IF-L connected to the first input of the first quadrature PD, the output of the second cm RF through the second PPF, the second cm IF, the second PF, the second UHF-L is connected to the second input of the first quadrature PD, the output of the third antenna through the third cm HF, PUPCH, PPF, Sm IF, PF, UHF-L is connected to the first input of the second quadrature PD, the output of the fourth antenna through the fourth PCH, PPF, S IF, PF, UHF-L is connected to the second input of the second quadrature PD, the output of the fifth antenna through BUT, UHF, fifth Cm HF, fifth PCB, fifth PPF through UPCH-O and the sixth PPF is connected to the second inputs of four cm IF, the output of the CG is connected to the second input of the NO, the input of the CG is connected to the fourth output of the digital control circuit, the output of the first PG is connected additionally to the second outputs of the third and fourth cm HF, the output of the second PG is connected to the second input of the fifth cm HF, the input of the second PG is connected to the fifth output of the digital control circuit, the output of the IF-O is additionally connected to the input of the frequency discriminator, the second outputs of the first, second, third and fourth UPH -L connected to the four inputs of the analog adder, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of the control unit is connected to one of the inputs of the bearing calculator and the first input of the ADC unit, each of the two outputs of the first and second quadrature PD, the second outputs of the first to fourth UPCH-L, both outputs of the frequency discriminator (BH) are connected respectively to the information inputs of the ADC block, the outputs of the ADC block are connected to the inputs of the bearing calculator, the second and third outputs of which are the device outputs.

На фиг.1 приведена структурная схема пеленгатора, на фиг.2-4 диаграммы, поясняющие его работу.Figure 1 shows the structural diagram of the direction finder, figure 2-4 diagrams explaining its operation.

Радиопеленгатор содержит пять антенн 1-5, две из которых 1 и 2 развернуты друг относительно друга в одной плоскости (азимута), две другие 4 и 5 развернуты друг относительно друга в другой плоскости (угла места), а антенна 3 не развернута и расположена в центре антенной системы пеленгатора. Далее расположены пять См ВЧ 6, 7, 11, 12, 15, УВЧ 8, НО 9, КГ 10, пять ПУПЧ 13, 14, 18, 19, 22 перестраиваемые гетеродины 16, 17, шесть ППФ 20, 21, 23, 24, 27, 34, четыре См ПЧ 25, 26, 29, 30, цифровая схема управления 28, четыре ПФ 31, 32, 36, 37, ЭППЗУ 35, четыре УПЧ-Л 38, 39, 41, 42, ЧД 40, два квадратурных ФД 43, 45, аналоговый сумматор 44, блок АЦП 46, ПУ 47 и вычислитель пеленгов 48.The direction finder contains five antennas 1-5, two of which 1 and 2 are deployed relative to each other in one plane (azimuth), the other two 4 and 5 are deployed relative to each other in another plane (elevation angle), and antenna 3 is not deployed and is located in the center of the direction finder antenna system. Next are five cm HF 6, 7, 11, 12, 15, UHF 8, HO 9, KG 10, five PCB 13, 14, 18, 19, 22 tunable local oscillators 16, 17, six PPF 20, 21, 23, 24 , 27, 34, four cm IF 25, 26, 29, 30, digital control circuit 28, four PF 31, 32, 36, 37, EPPZU 35, four UPCH-L 38, 39, 41, 42, BH 40, two quadrature PD 43, 45, analog adder 44, ADC unit 46, PU 47 and bearing calculator 48.

Выход антенны 1 соединен через См ВЧ 6, ПУПЧ 13, ППФ 20, См ПЧ 25, ПФ 31 и УПЧ-Л 38 с первым входом первого квадратурного ФД 43. Выход антенны 2 через См ВЧ 7, ПУПЧ 14, ППФ 21, См ПЧ 26, ПФ 32, УПЧ-Л 39 соединен с вторым входом первого квадратурного ФД 43. Выход антенны 4 через См ВЧ И, ПУПЧ 18, ППФ 23, См ПЧ 29, ПФ 36, УПЧ-Л 41 соединен с первым входом второго квадратурного ФД 45. Выход антенны 5 через См ВЧ 12, ПУПЧ 19, ППФ 24, См ПЧ 30, ПФ 37, УПЧ-Л 42 соединен с вторым входом второго квадратурного ФД 45. Выход антенны 3 через НО 9, УВЧ 8, См ВЧ 15, ПУПЧ 22, ППФ 27, УПЧ-0 33, ППФ 34 соединен с вторыми входами См ПЧ 25, 26, 29, 30. Выход первого ПГ 17 соединен с вторым входом См ВЧ 6, 7, 11, 12, выход второго ПГ 16 соединен с вторым входом См ВЧ 15, выход КГ 10 соединен с вторым входом НО 9, входы ПГ 16, 17 и вход КГ 10 соединены с соответствующими третьим, четвертым и пятым выходами цифровой схемы управления 28. Вторые выходы каждого УПЧ-Л 38, 39, 41, 42 соединены с входами аналогового сумматора 44, выход которого через ПУ 47 соединен с тактовым входом блока АЦП 46 и первым входом вычислителя пеленгов 48. Первый и второй выходы цифровой схемы управления 28 соединены соответственно с первым входом ЭППЗУ 35 и вторым входом вычислителя пеленгов 48, первый выход которого соединен с вторым входом ЭППЗУ 35. Два выхода квадратурного ФД 43, два выхода ФД 45, оба выхода ЧД 40 и вторые выходы УПЧ-Л 38,39,41,42 соединены с информационными входами блока АЦП 46, выходы которого соединены соответственно с входами вычислителя пеленгов 48, второй и третий выходы которого являются выходами радиопеленгатора.The output of antenna 1 is connected through cm RF 6, PUPCH 13, PPF 20, cm IF 25, PF 31 and UPCH-L 38 with the first input of the first quadrature PD 43. The output of antenna 2 through cm RF 7, PUPCH 14, PPF 21, cm IF 26, PF 32, UPCH-L 39 is connected to the second input of the first quadrature PD 43. The output of the antenna 4 through cm HF I, PUPCH 18, PPF 23, See IF 29, PF 36, UPCH-L 41 is connected to the first input of the second quadrature PD 45. The output of the antenna 5 through cm RF 12, PUPCH 19, PPF 24, cm IF 30, PF 37, UPCH-L 42 is connected to the second input of the second quadrature PD 45. The output of the antenna 3 through NO 9, UHF 8, cm RF 15, PUPCH 22, PPF 27, UPCH-0 33, PPF 34 connected to the second input Ami cm IF 25, 26, 29, 30. The output of the first steam generator 17 is connected to the second input of cm HF 6, 7, 11, 12, the output of the second steam generator 16 is connected to the second input of cm HF 15, the output of KG 10 is connected to the second input of HO 9 , PG 16, 17 inputs and KG 10 input are connected to the corresponding third, fourth and fifth outputs of the digital control circuit 28. The second outputs of each UPCH-L 38, 39, 41, 42 are connected to the inputs of the analog adder 44, the output of which is connected through the PU 47 with the clock input of the ADC block 46 and the first input of the bearing calculator 48. The first and second outputs of the digital control circuit 28 are connected respectively about with the first input of the EEPROM 35 and the second input of the bearing calculator 48, the first output of which is connected to the second input of the EEPROM 35. Two outputs of the quadrature PD 43, two outputs of the PD 45, both outputs of the BH 40 and the second outputs of UPCH-L 38,39,41, 42 are connected to the information inputs of the ADC unit 46, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the bearing calculator 48, the second and third outputs of which are the outputs of the direction finder.

В пеленгаторе используется амплитудно-фазовый метод пеленгации. Фазовый и амплитудный пеленгаторы образуются в каждой плоскости (угол места и азимут) двумя парами развернутых антенн, расположенных симметрично относительно центральной неразвернутой антенны (см. фиг.2). Фазовый пеленгатор образуется двумя антеннами с базой d, на которую разнесены центры антенн, амплитудный пеленгатор образуется этими же антеннами за счет их симметричной развернутости на 45° относительно центральной оси (см. фиг.2). В качестве приемного устройства в пеленгаторе используется супергетеродинный приемник с двойным преобразованием по частоте с разнесенными частотами гетеродинов, обладающий, при определенным образом выбранных частотах гетеродина и полосе пропускания ПЧ тракта, высокой помехоустойчивостью на комбинационных частотах и на зеркальной частоте приема.The direction finder uses the amplitude-phase direction finding method. Phase and amplitude direction finders are formed in each plane (elevation and azimuth) by two pairs of deployed antennas located symmetrically relative to the central non-deployed antenna (see figure 2). The phase direction finder is formed by two antennas with a base d, to which the centers of the antennas are spaced, the amplitude direction finder is formed by the same antennas due to their symmetrical sweep of 45 ° relative to the central axis (see figure 2). As a receiving device, the direction finder uses a double-frequency superheterodyne receiver with spaced local oscillator frequencies, which, with a certain chosen frequency of the local oscillator and the passband of the IF path, has high noise immunity at combination frequencies and at a mirror frequency of reception.

Для защиты от приема на зеркальной частоте в приемном устройстве применяется определенное распределение полос пропускания ППФ опорного канала и измерительных каналов, а также величины второй промежуточной частоты, равной разнице частот ПГ опорного 16 и измерительного 17 каналов (см. фиг.3). В опорный канал входят элементы 3, 8, 9, 15, 16, 22,27, 33, 34, в первый измерительный канал - элементы 1, 6, 13, 20, 25, 31, 38 и соответствующие элементы входят во второй - четвертый измерительные каналы.To protect against reception at the mirror frequency, the receiver uses a certain distribution of the passband of the PPF of the reference channel and the measuring channels, as well as the magnitude of the second intermediate frequency equal to the difference in the frequencies of the PG of the reference 16 and the measuring 17 channels (see Fig. 3). Elements 3, 8, 9, 15, 16, 22,27, 33, 34 enter the reference channel, elements 1, 6, 13, 20, 25, 31, 38 enter the first measuring channel and the corresponding elements enter the second and fourth measuring channels.

При приеме на основной частоте сигналы после первого преобразования по частоте, прошедшие ППФ 27, 34 в опорном канале и ППФ 20, 21, 23, 24 в измерительных каналах, преобразуются в См ПЧ 25, 26, 29, 30 на вторую промежуточную частоту и проходят ПФ 31, 32, 36, 37, так как разница частот после первого преобразования, определяемая разницей частот гетеродинов 16 и 17, совпадает с полосой пропускания ПФ 31, 32, 36, 37.When receiving at the main frequency, the signals after the first frequency conversion, which passed PPF 27, 34 in the reference channel and PPF 20, 21, 23, 24 in the measuring channels, are converted to CM IF 25, 26, 29, 30 to the second intermediate frequency and pass PF 31, 32, 36, 37, since the frequency difference after the first conversion, determined by the frequency difference between the local oscillators 16 and 17, coincides with the passband of the PF 31, 32, 36, 37.

При приеме на зеркальной частоте разница частот после первого преобразования существенно больше полосы пропускания ПФ 31, 32, 36, 37 (см. фиг.3) и, следовательно, сигнал, соответствующий зеркальной частоте опорного и измерительного каналов не обнаруживается обнаружителем, образованным аналоговым сумматором 44 и пороговым устройством 47.When receiving at the mirror frequency, the frequency difference after the first conversion is significantly larger than the passband of the PF 31, 32, 36, 37 (see Fig. 3) and, therefore, the signal corresponding to the mirror frequency of the reference and measuring channels is not detected by the detector formed by the analog adder 44 and threshold device 47.

Пеленгатор работает следующим образом.The direction finder works as follows.

Электромагнитная волна преобразуется антеннами 1-5 в гармонические колебания одинаковой несущей частоты и с различными фазовыми и амплитудными соотношениями, соответствующему направлению на источник излучения. В измерительных каналах сигналы с выходов антенн 1, 2, 4, 5 поступают соответственно на сигнальные входы См ВЧ 6, 7, 11, 12, где преобразуются по частоте. На гетеродинные входы этих смесителей приходит сигнал с выхода перестраиваемого гетеродина 17. С выходов См ПЧ 6, 7, 11, 12 сигналы усиливаются ПУПЧ 13, 14, 18, 19, фильтруются ППФ 20, 21, 23, 24 и преобразуются на вторую промежуточную частоту См ПЧ 25, 26, 29, 30. После преобразования сигналы фильтруются ПФ 31, 32, 36, 37, усиливаются УПЧ-Л 38, 39, 41, 42 до необходимой величины. Сигналы с первых выходов УПЧ-Л поступают на соответствующие входы квадратурных ФД 43, 45 соответственно. Видеосигналы с вторых выходов УПЧ-Л 38, 39, 41, 42 поступают на входы аналогового сумматора 44 и с его выхода на вход ПУ 47, формирующего при превышении порога импульс обнаружения. С выхода антенны 3 сигнал поступает на первый вход НО 9 и с его выхода, почти без потерь по мощности - на вход УВЧ 8, где усиливается и поступает на сигнальный вход пятого См ВЧ 15. На гетеродинный вход его приходит сигнал с выхода второго перестраиваемого гетеродина 16. Разность частот гетеродинов 16 и 17 всегда равна величине второй промежуточной частоты и частота гетеродина 16 всегда больше (для определенности) частоты 17 по своей величине. Частоты гетеродинов устанавливаются цифровой схемой управления 28. С выхода См ВЧ 15 сигнал ПЧ поступает на вход ПУПЧ 22, предварительно усиливается в нем, затем фильтруется ППФ 27 и усиливается до ограничения УПЧ-О 33. С выхода УПЧ-О 33 сигнал поступает после фильтрации ППФ 34 на гетеродинные входы См ПЧ 25, 26, 29, 30. Так как разность частот гетеродинов 16, 17 всегда постоянна и равна второй ПЧ, ширину полосы пропускания ПФ 31, 32, 36, 37 можно выбрать достаточно узкой, чем достигается повышенная помехоустойчивость пеленгатора (см. фиг.3). Сигнал с выхода УПЧ-О 33 поступает также на вход ЧД 40, который формирует в квадратурах сигналы, пропорциональные Sin(2π·f_пчо·τ) и Cos(2π·f_пчо·τ), где f_пчо - значение ПЧ при преобразовании в опорном канале, x - величина задержки в ЧД 40. Эти сигналы используются для измерения промежуточной частоты по опорному каналу (ОК).An electromagnetic wave is converted by antennas 1-5 into harmonic oscillations of the same carrier frequency and with different phase and amplitude ratios corresponding to the direction to the radiation source. In the measuring channels, the signals from the outputs of the antennas 1, 2, 4, 5 are respectively supplied to the signal inputs of the CM RF 6, 7, 11, 12, where they are converted in frequency. The signal from the output of the tunable local oscillator 17 comes to the heterodyne inputs of these mixers. From the outputs of the Inverter see 6, 7, 11, 12, the signals are amplified by PCB 13, 14, 18, 19, the SPF 20, 21, 23, 24 are filtered and converted to the second intermediate frequency See the inverter 25, 26, 29, 30. After the conversion, the signals are filtered by the PF 31, 32, 36, 37, amplified by the UHF-L 38, 39, 41, 42 to the required value. The signals from the first outputs of the UPCH-L are fed to the corresponding inputs of the quadrature PD 43, 45, respectively. Video signals from the second outputs of the UPCH-L 38, 39, 41, 42 are fed to the inputs of the analog adder 44 and from its output to the input of the control unit 47, which forms a detection pulse when the threshold is exceeded. From the output of the antenna 3, the signal goes to the first input of HO 9 and, with almost no power loss, to the input of the UHF 8, where it is amplified and fed to the signal input of the fifth cm RF 15. It receives a signal from the output of the second tunable local oscillator to the heterodyne input 16. The frequency difference between the local oscillators 16 and 17 is always equal to the value of the second intermediate frequency and the frequency of the local oscillator 16 is always greater (for definiteness) of frequency 17 in magnitude. The local oscillator frequencies are set by the digital control circuit 28. From the output of CM RF 15, the IF signal is fed to the input of the PCB 22, pre-amplified in it, then filtered by the PPF 27 and amplified to the limit of the PCF-O 33. From the output of the PCF-O 33 the signal comes after filtering the PPF 34 to the heterodyne inputs See IF 25, 26, 29, 30. Since the frequency difference of the local oscillators 16, 17 is always constant and equal to the second IF, the bandwidth of the PF 31, 32, 36, 37 can be chosen narrow enough to achieve increased noise immunity of the direction finder (see figure 3). The signal from the output of UPCH-O 33 also goes to the input of the BH 40, which generates in quadratures signals proportional to Sin (2π · f _pico · τ) and Cos (2π · f _pico · τ), where f _pico is the IF value when converted to reference channel, x is the delay value in BH 40. These signals are used to measure the intermediate frequency along the reference channel (OK).

Сигналы управления частотой перестраиваемых гетеродинов 16, 17 и режимами работы (включение, выключение и частота сигнала) КГ 10 поступают с первых трех выходов цифровой схемы управления 28. С четвертого и пятого ее выходов сигналы поступают, соответственно, на входы вычислителя пеленгов 48 и ЭППЗУ 35. Второй вход ЭППЗУ 35 соединен с первым выходом вычислителя пеленгов 48, а выход ЭППЗУ 35 соединен с вторым входом вычислителя пеленгов 48. С двух выходов первого квадратурного ФД 43, двух выходов второго квадратурного ФД 45, двух выходов ЧД 40, с вторых выходов УПЧ-Л 38, 39, 41, 42 аналоговые сигналы поступают на второй - одиннадцатый входы блока АЦП, в котором каждый из аналоговых сигналов преобразуется по фронту логического сигнала с выхода ПУ 47 в цифровые двоичные сигналы, поступающие на третий - двенадцатый входы вычислителя пеленгов 48. На двух его выходах формируются цифровые отсчеты пеленгов по азимуту и углу места.Control signals for the frequency of tunable local oscillators 16, 17 and operating modes (on, off, and signal frequency) of KG 10 are received from the first three outputs of the digital control circuit 28. From its fourth and fifth outputs, the signals are received, respectively, at the inputs of the bearing calculator 48 and EEPROM 35 The second input of the EEPROM 35 is connected to the first output of the bearing calculator 48, and the output of the EEPROM 35 is connected to the second input of the bearing calculator 48. From two outputs of the first quadrature PD 43, two outputs of the second quadrature PD 45, two outputs of BH 40, from the second outputs DOVCH-L 38, 39, 41, 42 analog signals are fed to the second - eleventh inputs of the ADC block, in which each of the analog signals is converted along the front of the logical signal from the output of the PU 47 to digital binary signals arriving at the third to twelfth inputs of the bearing calculator 48. At its two outputs, digital bearings are measured in azimuth and elevation.

При настройке устройства источник излучения перемещается по заданному угловому пространству на определенной несущей частоте и фиксируются угловые ошибки в ЭППЗУ 35 для амплитудного и фазового пеленгаторов (так же, как в устройстве - прототипе US 54411608 G01S 5/04). Таким образом осуществляется калибровка пеленгатора по угловому положению и в диапазоне частот. Затем источник излучения отключается и включается КГ 10 последовательно на тех же или близких частотах. В ЭППЗУ 35 при этом фиксируются значения фазовых и амплитудных ошибок в режиме калибровки с КГ 10.When setting up the device, the radiation source moves along a given angular space at a certain carrier frequency and angular errors are recorded in the EEPROM 35 for amplitude and phase direction finders (the same as in the prototype device US 54411608 G01S 5/04). Thus, the direction finder is calibrated by the angular position and in the frequency range. Then the radiation source is turned off and turned on KG 10 sequentially at the same or close frequencies. In this case, the values of phase and amplitude errors in the calibration mode with KG 10 are recorded in the EEPROM 35.

Формирование отсчетов пеленгов в рабочем режиме осуществляется следующим образом.The formation of bearing readings in the operating mode is as follows.

Периодически включается КГ 10 ив ЭППЗУ записываются значения амплитудных и фазовых ошибок на фиксированных частотах КГ 10. При этом сигнал с выхода КГ 10 проходит через НО 9 в антенну 5 и через нее и антенны 1-4 распространяется на входы смесителей ВЧ 6, 7, 11, 12. Благодаря симметрии антенной системы, образованной антеннами 1-5, сигналы на входах смесителей ВЧ 6, 7, 11, 12 попарно близки к синфазным и не изменяются во всех условиях эксплуатации радиопеленгатора. При этом осуществляется также полная проверка функционирования радиопеленгатора, то есть реализуется полная глубина встроенного контроля.Periodically, the KG 10 and the EEPROM record the values of the amplitude and phase errors at the fixed frequencies of the KG 10. The signal from the output of the KG 10 passes through the NO 9 to the antenna 5 and through it and the antennas 1-4 are distributed to the inputs of the high-frequency mixers 6, 7, 11 , 12. Due to the symmetry of the antenna system formed by antennas 1-5, the signals at the inputs of the HF 6, 7, 11, 12 mixers are pairwise close to in-phase and do not change in all operating conditions of the direction finder. At the same time, a full check of the operation of the direction finder is also carried out, that is, the full depth of the built-in control is realized.

Образовавшиеся на выходах антенн радиосигналы преобразуются по частоте, усиливаются, фильтруются, детектируются с сохранением амплитудных и фазовых соотношений в измерительных каналах. После обнаружения сигнала пороговым устройством 47 в вычислителе пеленгов 48 формируются отсчеты пеленгационной характеристики амплитудного и фазового пеленгаторов. Амплитудная пеленгационная характеристика (АПХ) формируется как разность сигналов с вторых выходов УПЧ-Л 38, 39 и 41, 42 в цифровом виде для каждой плоскости (азимут, угол места). Фазовая пеленгационная характеристика (ФПХ) формируется как разность фаз Δφ=(f/c)·2·π·d·Sinα, где d - расстояние между фазовыми центрами антенн в каждой плоскости, c - скорость света в свободном пространстве, f - несущая частота сигнала, α - угол между центральной осью и проекцией направления на источник излучения в каждой плоскости. Вычисляется несущая частота сигнала f=fгок+fпч, где fгок - устанавливаемая частота сигнала гетеродина опорного канала (16), fпч - измеренная в вычислителе пеленгов значение промежуточной частоты: fпч=Δφпч/(2·π·τ), где τ - величина задержки ПЧ сигнала в частотном дискриминаторе 40, Δφпч=arctg (А·К·SinΔφпч)/(А·К CosΔφпч), А - амплитуда выходного сигнала на выходах ЧД 40, К - коэффициент пропорциональности (передачи) ЧД 40, Δφпч - разность фаз прямого и задержанного сигналов в ЧД 40.The radio signals formed at the outputs of the antennas are frequency-converted, amplified, filtered, and detected, while maintaining the amplitude and phase relationships in the measuring channels. After the signal is detected by the threshold device 47 in the bearing calculator 48, samples of the direction-finding characteristics of the amplitude and phase direction finders are formed. The amplitude direction-finding characteristic (AFC) is formed as the difference of the signals from the second outputs of the UPCH-L 38, 39 and 41, 42 in digital form for each plane (azimuth, elevation). The phase direction finding characteristic (PFC) is formed as the phase difference Δφ = (f / c) · 2 · π · d · Sinα, where d is the distance between the phase centers of the antennas in each plane, c is the speed of light in free space, f is the carrier frequency of the signal, α is the angle between the central axis and the projection of the direction to the radiation source in each plane. The carrier frequency of the signal is calculated f = fgok + fpch, where fgok is the set frequency of the local oscillator signal of the reference channel (16), fpch is the intermediate frequency measured in the bearing calculator: fpch = Δφpch / (2 · π · τ), where τ is the delay value IF signal in the frequency discriminator 40, Δφpch = arctan (A · K · SinΔφpch) / (A · K CosΔφpch), A is the amplitude of the output signal at the BH 40 outputs, K is the proportionality (transmission) coefficient of BH 40, Δφpch is the direct phase difference and delayed signals in BH 40.

По вычисленным значениям пеленгов в обеих плоскостях и по вычисленным значениям несущей частоты из ЭППЗУ выбираются корректирующие значения разностей фаз и разностей амплитуд, сформированные при настройке радиопеленгатора. В случае, если значения пеленгов не совпадают с значениями, задаваемыми при настройке, вычисляются методом интерполяции промежуточные значения и фиксируются в оперативной памяти вычислителя пеленгов 48. Затем вычисляется значение поправок при включенном КГ 10 как разность значений, зафиксированных при последнем включении КГ 10, и при включении КГ 10 при настройке пеленгатора, соответственно в каждой плоскости для амплитудного и фазового пеленгатора. При этом значения поправок по частоте вычисляются как интерполяция по ближайшим значениям несущей частоты.Based on the calculated values of the bearings in both planes and on the calculated values of the carrier frequency from the EEPROM, the correcting values of the phase differences and amplitude differences formed when tuning the direction finder are selected. If the bearing values do not coincide with the values specified during setup, intermediate values are calculated by interpolation and recorded in the RAM of the bearing calculator 48. Then, the value of the corrections when KG 10 is turned on is the difference between the values recorded at the last KG 10 and the inclusion of KG 10 when setting the direction finder, respectively, in each plane for the amplitude and phase direction finder. In this case, the values of the frequency corrections are calculated as interpolation from the nearest values of the carrier frequency.

После внесения всех поправок вычисляется пеленг источника излучения как результат измерения с учетом значений поправок, взятых из ЭППЗУ, следующим образом. Вычисляются с учетом поправок и несущей частоты пеленги по фазовому пеленгатору и запоминаются. Вычисляются с учетом поправок пеленги по амплитудному пеленгатору и запоминаются. Вычисляются разницы пеленгов по каждой из угловых координат, сравниваются с порогами (см. фиг.4) и формируются старшие разряды для неоднозначной пеленгационной характеристики фазового пеленгатора. К старшим разрядам присоединяются младшие разряды фазовой пеленгационной характеристики, и формируется однозначная пеленгационная характеристика в угломестной и азимутной плоскостях.After making all the corrections, the bearing of the radiation source is calculated as the measurement result, taking into account the values of the corrections taken from the EEPROM, as follows. They are calculated taking into account the corrections and the bearing frequency of the bearing by the phase direction finder and are stored. They are calculated taking into account corrections of the bearings by the amplitude direction finder and are stored. Differences of bearings are calculated for each of the angular coordinates, compared with thresholds (see Fig. 4), and senior bits are formed for the ambiguous direction-finding characteristic of the phase direction finder. The minor bits of the phase direction-finding characteristic are added to the senior bits, and an unambiguous direction-finding characteristic is formed in the elevation and azimuth planes.

Таким образом, выбранное в радиопеленгаторе построение приемного устройства с двумя гетеродинами перестраиваемыми и с двойным преобразованием по частоте повышает помехоустойчивость пеленгатора в широком диапазоне частот, а введение дополнительной юстировки с помощью контрольного генератора 10 повышает точность пеленгации во всех условиях эксплуатации в широком диапазоне частот и обеспечивают полную глубину встроенного контроля радиопеленгатора.Thus, the construction of a receiving device with two tunable local oscillators and double conversion in frequency selected in the direction finder increases the noise immunity of the direction finder in a wide frequency range, and the introduction of additional adjustment using the control generator 10 increases the direction finding accuracy in all operating conditions in a wide frequency range and ensures full depth of the built-in direction finder control.

Claims

A radio direction finder containing two antennas deployed relative to each other in the same plane - the azimuth plane, two high-frequency mixers, a tunable local oscillator, a quadrature phase detector, a frequency discriminator, an electrically programmable read-only memory (EEPROM), a digital control circuit and a bearing calculator, while the output of each antenna is connected respectively to the first input of each high-frequency mixer, the second inputs of which are connected to the output of the tunable local oscillator, and its input One with the first output of the digital control circuit, its second output is connected to the first input of the EEPROM, its third output is connected to the first input of the bearing calculator, the first output of which is connected to the second input of the EEPROM, the output of the EEPROM is connected to the second input of the bearing calculator, characterized in that it additionally introduced the third and fourth antennas, deployed relative to each other in another plane - the elevation plane, and the non-deployed fifth antenna, the third, fourth and fifth high-frequency mixer (cm HF), directional coupler (BUT), high frequency amplifier (UHF), control oscillator (KG), second tunable local oscillator (PG), five intermediate frequency preamplifiers (PCB), six bandpass filters (PPF), four intermediate frequency mixers (cm IF), four bandpass filters (PF ) to the second intermediate frequency, an intermediate frequency amplifier with a limitation (UPCH-O), four intermediate frequency amplifiers with a logarithmic video output (UPCH-L), an analog adder, a threshold device (PU), an analog-to-digital converter (ADC) unit and a second oh quadrature phase detector (PD), and the output of the first CM RF through the first PCB, the first PPF, the first CM IF, the first PF, the first IF-L connected to the first input of the first quadrature PD, the output of the second CM RF through the second PCF, the second PPF, the second See IF, the second PF, the second UHF-L connected to the second input of the first quadrature PD, the output of the third antenna through the third See HF, PUPCH, PPF, See IF, PF, UHF-L connected to the first input of the second quadrature PD, the fourth antenna output through the fourth cm HF, PUPCH, PPF, cm IF, PF, UPCH-L connected to the second input of the second quad FD, output of the fifth antenna through NO, UHF, fifth cm HF, fifth PCB, fifth PPF, UPCH-O and sixth PPF connected to the second inputs of four cm IF, the output of the KG is connected to the second input of the NO, the input of the KG is connected to the fourth digital output control circuits, the output of the first PG is additionally connected to the second inputs of the third and fourth cm HF, the output of the second PG is connected to the second input of the fifth cm HF, the input of the second PG is connected to the fifth output of the digital control circuit, the output of the IF-O is additionally connected to the input of the frequency discriminator, second exits first o, the second, third and fourth UPCh-L are connected to four inputs of an analog adder, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of the control unit is connected to one of the inputs of the bearing calculator and the first input of the ADC unit, each of the two outputs of the first and second quadrature PD, the second the outputs of the first and fourth UHF-L, both outputs of the frequency discriminator are connected respectively to the information inputs of the ADC block, the outputs of the ADC block are connected to the inputs of the bearing calculator, the second and third outputs of which are the outputs of the device.