RU1840917C

RU1840917C - Device for phase calibration of multichannel receiver

Info

Publication number: RU1840917C
Application number: SU1594056/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Макарович Ващенко; Сергей Васильевич Попов
Original assignee: Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date: 1975-09-08
Filing date: 1975-09-08
Publication date: 2014-09-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device comprises a frequency tuning unit, a calibration timer, a pilot signal source, an N-channel splitter and M phase meters, as well as a random-access memory unit and M pairs of switches and adders, connected to each other in a certain manner.

EFFECT: high calibration accuracy.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области радиоприемных устройств, в частности к устройствам калибровки и компенсации фазовых нестабильностей приемных трактов, и может быть использовано в многоканальных приемных устройствах фазовых пеленгаторов с цифровой обработкой сигналов.The present invention relates to the field of radio receivers, in particular to devices for calibrating and compensating for phase instabilities of the receiving paths, and can be used in multi-channel receiving devices for phase direction finders with digital signal processing.

Точность и однозначность определения пеленга в многобазных фазовых пеленгаторах, включающих в себя несколько антенн и соответствующее число приемных трактов (каналов), существенно зависит от степени фазовой идентичность каналов. Фазовая разноканальность широкодиапазонных пеленгаторных СВЧ-приемников даже при простейшей структуре (преобразователь - ПУПЧ - УПЧ - фазоизмеритель) имеет величину до 20°-30°; для более сложных приемников с многократным преобразованием частоты, особенно при использовании сверхвысокой промежуточной частоты и узкополосной фильтрации, фазовая разноканальность может составлять 60°-100° и более.The accuracy and unambiguity of determining the bearing in multi-base phase direction finders, including several antennas and the corresponding number of receiving paths (channels), significantly depends on the degree of phase identity of the channels. The phase diversity of wide-range direction-finding microwave receivers even with the simplest structure (converter - PUPCH - UPCH - phase meter) has a value of up to 20 ° -30 °; for more complex receivers with multiple frequency conversion, especially when using ultra-high intermediate frequency and narrow-band filtering, the phase difference can be 60 ° -100 ° or more.

Для устранения или существенного уменьшения влияния фазовой разноканальности на точность и однозначность пеленгования используются различные методы и схемы калибровки и фазовой компенсации приемных каналов. Так как величина фазовой неидентичности различна для разных пар каналов и изменяется при перестройке в частотном диапазоне и при изменении внешних условий, калибровка должна производиться для всех приемных каналов и на всех частотах и периодически обновляться.To eliminate or significantly reduce the effect of phase diversity on the accuracy and uniqueness of direction finding, various methods and schemes for calibrating and phase compensating the receiving channels are used. Since the phase non-identity value is different for different pairs of channels and changes during tuning in the frequency range and when external conditions change, calibration should be performed for all receiving channels and at all frequencies and periodically updated.

Распространенным способом калибровки является периодическая перекрестная коммутация приемных каналов с проведением измерений фазовых соотношений принимаемого по разным каналам сигнала при каждом положении коммутатора. Принципы и варианты технической реализации такого способа калибровки описаны в технической, в том числе патентной литературе. Недостатком калибровки трактов по принимаемому сигналу является пониженное быстродействие, так как точное определение пеленга производится лишь после приема сигнала при всех положениях коммутатора. При этом необходимо иметь непрерывный прием сигнала в течение всего цикла калибровки. Моноимпульсное пеленгование сигнала, необходимое, например, при разведке РЛС с быстрой перестройкой несущей частоты, при таком методе калибровки не может быть обеспечено. В связи с этим в быстродействующих пеленгаторах калибровку и выравнивание фазовых характеристик каналов производят по контрольному пилот-сигналу, периодически подаваемому на входы приемника на всех частотах в процессе перестройки приемника; фазовую подстройку каналов при этом производят с помощью управляемых фазовращателей (или линий задержки), включенных в приемные тракты. Для управления используются выходные сигналы фазоизмерителя соответствующей пары каналов, поступающие во время калибровки на схему управления фазовращателем (электрическую или электромеханическую - в зависимости от типа фазовращателя). Такое построение схемы калибровки описано в заявках на способ и устройство выравнивания фазовых (фазочастотных) характеристик каналов РЛС соответственно. (Изобретательские предложения по радиоэлектронике, серия "Радиолокация и радионавигация", вып.5, 1971), а также в патенте (акц. заявке) ФРГ №1541673, принятом за прототип. Следует заметить, что такие схемы выравнивания фазовых характеристик приемных каналов широко применяются не только в пеленгаторах с многоэлементными антенными системами, но и в других радиотехнических устройствах, в частности, в приемных трактах допплеровских РЛС. Техническое выполнение этих схем в различных устройствах отличается отдельными деталями, но сохраняет общность с принятым в прототипе - фазовращатель в приемном тракте и схема управления им, на вход которой подается сигнал рассогласования от фазоизмерителя.A common calibration method is periodic cross-switching of the receiving channels with measurements of the phase relationships of the signal received on different channels at each switch position. The principles and options for the technical implementation of such a calibration method are described in the technical, including patent literature. The disadvantage of calibrating the paths for the received signal is reduced speed, since the bearing is accurately determined only after receiving the signal at all positions of the switch. In this case, it is necessary to have continuous signal reception during the entire calibration cycle. Monopulse direction finding of a signal, necessary, for example, in reconnaissance of radars with fast tuning of the carrier frequency, cannot be provided with this calibration method. In this regard, in high-speed direction finders, the calibration and alignment of the phase characteristics of the channels is carried out according to the control pilot signal periodically applied to the receiver inputs at all frequencies during the receiver tuning process; In this case, the phase adjustment of the channels is carried out using controlled phase shifters (or delay lines) included in the receiving paths. For control, the output signals of the phase meter of the corresponding pair of channels are used, which are supplied during calibration to the control circuit of the phase shifter (electric or electromechanical, depending on the type of phase shifter). Such a construction of the calibration scheme is described in applications for a method and device for equalizing the phase (phase-frequency) characteristics of radar channels, respectively. (Inventive proposals on radio electronics, the series "Radar and Radio Navigation", issue 5, 1971), as well as in the patent (acc. Application) of Germany No. 1541673, adopted as a prototype. It should be noted that such phase alignment schemes for receiving channels are widely used not only in direction finders with multi-element antenna systems, but also in other radio engineering devices, in particular, in the receiving paths of Doppler radars. The technical implementation of these schemes in various devices differs in individual details, but retains commonality with that adopted in the prototype — a phase shifter in the receiving path and a control circuit for it, to the input of which there is a mismatch signal from the phase meter.

Таким же образом выполнена схема регулировки электрической длины тракта в цифровом радиопеленгаторе по пат. США №3806937, устройство для выравнивания фазовых характеристик подканалов приемника допплеровского радиолокатора по пат. ФРГ №1258924, схема управления фазой сигнала когерентного гетеродина в РЛС по пат. ФРГ №2141589, а также схемы коррекции и подавления помех в системах СДЦ допплеровской РЛС по пат. США №3715711 и №3742500, где фазовый сдвиг осуществляется с помощью генератора или фазовращателя с цифровым управлением от сигнала рассогласования.In the same way, a circuit for adjusting the electrical path length in a digital direction finder according to US Pat. US No. 3806937, a device for aligning the phase characteristics of the subchannels of a Doppler radar receiver according to US Pat. Germany №1258924, a phase control circuit of the signal of a coherent local oscillator in the radar according to US Pat. Germany No. 2141589, as well as correction schemes and suppression of interference in the systems DDC Doppler radar according to US Pat. US No. 3715711 and No. 3742500, where the phase shift is carried out using a generator or phase shifter with digital control from the error signal.

Недостатком таких схем фазовой коррекции и выравнивания применительно к многоканальному перестраиваемому пеленгаторному приемнику является значительное усложнение схемы приемника - для n-канального приемника требуется n управляемых фазовращателей, устанавливаемых в каждом радиочастотном тракте (по высокой или промежуточной частоте) и столько же схем управления; выполнение управляемых фазовращателей также сопряжено с известными техническими трудностями, особенно для широкополосных трактов. Другим недостатком известной схемы калибровки является некоторое понижение быстродействия и пропускной способности приемника (пеленгатора) при работе в режиме поиска по частоте. Так как калибровку и коррекцию при этом необходимо производить в процессе перестройки для каждого положения по частоте, а процесс измерения разностей фаз пилот-сигнала и выравнивания фазовых характеристик всех каналов на каждой из частот настройки занимает некоторое время, относительное время нахождения приемника в рабочем режиме (приема и пеленгования сигналов) уменьшается. Это и обуславливает снижение быстродействия и пропускной способности.The disadvantage of such phase correction and alignment schemes in relation to a multi-channel tunable direction-finding receiver is a significant complication of the receiver circuit - for an n-channel receiver, n controlled phase shifters are required that are installed in each RF path (at a high or intermediate frequency) and the same number of control circuits; the implementation of controlled phase shifters is also associated with known technical difficulties, especially for broadband paths. Another disadvantage of the known calibration scheme is a slight decrease in the speed and throughput of the receiver (direction finder) when operating in the frequency search mode. Since calibration and correction in this case must be performed during tuning for each position in frequency, and the process of measuring the phase differences of the pilot signal and aligning the phase characteristics of all channels at each of the tuning frequencies takes some time, the relative time the receiver is in operating mode (reception and direction finding of signals) decreases. This leads to a decrease in speed and throughput.

Целью предложения является устранение этих недостатков, т.е. повышение быстродействия, а также упрощение и унификация построения схемы калибровки и коррекции в многоканальном пеленгаторном приемнике с цифровыми фазоизмерителями.The aim of the proposal is to eliminate these shortcomings, i.e. improving performance, as well as simplifying and unifying the construction of a calibration and correction scheme in a multichannel direction-finding receiver with digital phase meters.

Указанная цель достигается тем, что в устройство фазовой калибровки n-(много)канального приемника со схемой частотной перестройки каналов на q положений, нагруженного на m цифровых фазоизмерителей, содержащее связанный со схемой частотной перестройки хронизатор калибровки и соединенные с ним последовательно генератор пилот-сигнала и разветвитель на n каналов, выходы которого подключены ко входам приемника, введены матрица оперативной памяти объемом от m до m×q слов, m коммутаторов на два положения и m сумматоров, причем информационные (сигнальные) входы матрицы через коммутаторы подключены к выходам фазоизмерителей, один управляющий вход матрицы подключен к хронизатору, а другой - к схеме частотной перестройки, выходы матрицы подключены к сумматорам, другие входы которых соединены со вторыми выходами соответствующим коммутаторов, а управляющие входы коммутаторов подключены к хронизатору калибровки.This goal is achieved by the fact that in the phase calibration device of an n- (multi) channel receiver with a channel frequency tuning circuit for q positions loaded with m digital phase meters, comprising a calibration clock and a pilot signal generator connected to it in series with the frequency tuning circuit and a splitter for n channels, the outputs of which are connected to the inputs of the receiver, a matrix of random access memory with a volume of m to m × q words, m switches for two positions and m adders, informational (sig al) matrix inputs through the switches are connected to the outputs of the phase meters, one control input of the matrix is connected to the chronizer, and the other to the frequency tuning circuit, the matrix outputs are connected to adders, the other inputs of which are connected to the second outputs of the corresponding switches, and the control inputs of the switches are connected to the chronizer calibration.

В предлагаемой схеме фазовая коррекция производится, по существу, с непосредственным использованием самого сигнала рассогласования (фазовой неидентичности), причем коррекция осуществляется не в цепях, предшествующих фазоизмерителям, а по их выходам; при этом исключается необходимость применения управляемых фазовращателей и схем управления ими.In the proposed scheme, phase correction is carried out, essentially, with the direct use of the error signal (phase non-identity), and correction is carried out not in the circuits preceding the phase meters, but according to their outputs; this eliminates the need for controlled phase shifters and their control circuits.

Сущность предложения поясняется последующим описанием состава и работы устройства и прилагаемой блок-схемой (фиг.1).The essence of the proposal is illustrated by the following description of the composition and operation of the device and the attached block diagram (figure 1).

Ко входам многоканального (содержащего n каналов) приемника (МКП) 1, соединенного с первым выходом схемы частотной перестройки (СЧП) 2 и нагруженного на m цифровых фазоизмерителей (Ф_{1, 2 … m}) 3, подключены выходы многоканального (на n каналов) разветвителя (МКР) 4, вход которого соединен с выходом источника пилот-сигнала (ИПС) 5. Хронизатор калибровки (ХК) 6 соединен со вторым выходом схемы частотной перестройки 2 и имеет три выхода, первый из которых подключен ко входу источника пилот-сигнала 5, второй - к управляющим входам m коммутаторов на два выхода (К_{1, 2 … m}) 7, сигнальные входы которых подключены к выходам соответствующих фазоизмерителей 3, а третий выход хронизатора подключен к первому управляющему входу матрицы оперативной памяти (МОП) 8, сигнальные входы которой подключены к первым выходам коммутаторов 7, а второй управляющий вход - к третьему выходу схемы частотной перестройки 2. Выходы матрицы 8 подключены ко входам m сумматоров кодов коррекции (С_{1, 2 … m}) 9, другие входы которых соединены со вторыми выходами соответствующих коммутаторов (К_{1, 2 … m}) 7.To the inputs of a multi-channel (containing n channels) receiver (MCP) 1, connected to the first output of the frequency tuning circuit (SCP) 2 and loaded onto m digital phase meters (Ф _{1, 2 ... m} ) 3, the outputs of the multi-channel (to n channels) splitter are connected (MKP) 4, the input of which is connected to the output of the pilot signal source (IPS) 5. The calibration chronizer (XK) 6 is connected to the second output of the frequency tuning circuit 2 and has three outputs, the first of which is connected to the input of the pilot signal source 5, the second - to the control inputs of m switches on two outputs (K _{1, 2 ... m)} 7 signal inputs of which are connected to the outputs of respective fazoizmeriteley 3, and the third output hronizatora connected to the first control input of the matrix memory (MOS) 8, signal inputs of which are connected to the first outputs of the switches 7, and the second control the input is to the third output of the frequency tuning circuit 2. The outputs of matrix 8 are connected to the inputs of m adders of correction codes (C _{1, 2 ... m} ) 9, the other inputs of which are connected to the second outputs of the corresponding switches (K _{1, 2 ... m} ) 7.

Порядок работы устройства следующий.The operation of the device is as follows.

В процессе работы пеленгатора (заключающейся в обнаружении и пеленговании сигналов разведуемых РЛС) производится циклический поиск по частоте перестройкой приемника 1, осуществляемой с помощью схемы частотной перестройки 2. МКП 1 включает в себя n приемных трактов, каждый из которых состоит, например, из смесителя, ПУПЧ и УПЧ; при этом схема частотной перестройки будет представлять собой перестраиваемый или переключаемый на q положений по частоте гетеродин с устройством управления (модуляции или переключения). При выполнении приемника по схеме прямого усиления в его составе будет n частотно-избирательных элементов, перестраиваемых (электрически или механически) управляющим сигналом от СЧП 2. Периодически, через установленный интервал времени калибровки (задаваемый, например, как определенное число циклов частотной перестройки), хронизатор калибровки 6 вырабатывает управляющий сигнал на включение источника пилот-сигнала 5, управление m коммутаторами 7 и на осуществление операций перезаписи кодов фазовой коррекции в матрице оперативной памяти 8. Источник пилот-сигнала на q частот может представлять собой, например, схему аналогичную предложенной в прототипе (со смещением текущей частоты гетеродина на величину промежуточной частоты); МОП 8 включает в себя до m×q элементов памяти (например, в виде регистров) с адресной схемой управления записью и считывания. Контрольный сигнал от ИПС-5 поступает на многоканальный разветвитель 4, n выходов которого подключены к n входам МКП-1, (например, через направленные ответвители или с помощью вспомогательных коммутаторов). При этом разность фаз сигналов на входах МКР 4 имеет определенное (предпочтительно - нулевое) значение на каждой из q частот настройки приемника. Контрольный пилот-сигнал проходит через n приемных трактов калибруемого приемника 1 и поступает на входы m цифровых фазоизмерителей 3, формирующих коды разностей фаз пилот-сигнала, прошедшего через соответствующие пары приемных трактов. Число фазоизмерителей m зависит от структуры пеленгатора и принятой в нем степени избыточности (определяемой требованиями к точности и надежности), и может составлять от n-1 до $\frac{n}{2} (n - 1)$

. Коды разностей фаз с выходов фазоизмерителей 3 поступают на входы соответствующих им коммутаторов 7, выходы которых на время калибровки управляющим сигналом от ХК 6 подключены ко входам МОП 8. Выработанные фазоизмерителями 3 коды разностей фаз пилот-сигнала на выходах различных попарных сочетаний каналов приемника 1 равны (при нулевой разности фаз пилот-сигнала на входах приемника) значениям фазовых неидентичностей соответствующих пар каналов в данной точке частотного диапазона.In the process of the direction finder operation (consisting in the detection and direction finding of signals of reconnaissance radars), a frequency search is performed by tuning the receiver 1 using the frequency tuning scheme 2. MCP 1 includes n receiving paths, each of which consists, for example, of a mixer, PUPCH and UPCH; the frequency tuning circuit will be a local oscillator tunable or switchable to q positions in frequency with a control device (modulation or switching). When the receiver is executed according to the direct amplification scheme, it will include n frequency-selective elements tunable (electrically or mechanically) by the control signal from the frequency control system 2. Periodically, after a set calibration time interval (set, for example, as a certain number of frequency tuning cycles), the chronizer Calibration 6 generates a control signal to turn on the source of the pilot signal 5, control m switches 7 and to perform operations of rewriting phase correction codes in the matrix of random access memory 8 The source of the pilot signal at q frequencies can be, for example, a circuit similar to that proposed in the prototype (with a shift of the current local oscillator frequency by the value of the intermediate frequency); MOS 8 includes up to m × q memory elements (for example, in the form of registers) with an address write and read control circuit. The control signal from the IPS-5 is fed to a multi-channel splitter 4, n outputs of which are connected to n inputs of MKP-1, (for example, through directional couplers or using auxiliary switches). Moreover, the phase difference of the signals at the inputs of the MKP 4 has a certain (preferably zero) value at each of q receiver tuning frequencies. The control pilot signal passes through n receiving paths of the calibrated receiver 1 and is fed to the inputs of m digital phase meters 3, forming phase difference codes of the pilot signal transmitted through the corresponding pairs of receiving paths. The number of phase meters m depends on the structure of the direction finder and the degree of redundancy adopted in it (determined by the requirements for accuracy and reliability), and can range from n-1 to

\frac{n}{2} (n - one)

. The phase difference codes from the outputs of the phase meters 3 are fed to the inputs of the corresponding switches 7, the outputs of which are connected to the inputs of the MOSFET by the control signal from the XK 6 to the inputs of the MOS 8. The codes of the phase differences of the pilot signal generated by the phase meters 3 at the outputs of various pairwise combinations of the channels of receiver 1 are equal to ( when the phase difference of the pilot signal at the inputs of the receiver is zero), the values of the phase non-identities of the corresponding pairs of channels at a given point in the frequency range.

В матрице 8 по управляющим сигналам ХК-6 и СЧП 2 производится обнуление строки из m ячеек памяти, соответствующей данному положению настройки приемника по частоте, и запись в эти ячейки кодов фазовых неидентичностей. По истечении времени калибровки управляющий сигнал от ХК-6 выключает ИПС 5 и переводит коммутаторы 7 в другое состояние, подключая этим выходы всех фазоизмерителей 3 ко входам соответствующих им сумматоров 9. Принятые в течение рабочей части цикла сигналы разведуемых РЛС от антенной системы поступают на n входов приемника 1 и проходят по n приемным трактам, где они селектируются по частоте и усиливаются, а также приобретают дополнительные фазовые сдвиги, обусловленные фазовой неидентичностью каналов (трактов) и различные для разных пар каналов. Значения результирующих разностей фаз сигнала на выходах разных пар каналов и формируемых в фазоизмерителях 3, соответствующих этим значениям кодов, представляют собой алгебраические суммы истинных фазовых сдвигов сигнала, определяемых направлением (пеленгом) на источник излучения, и дополнительных сдвигов за счет фазовой неидентичности каналов.In matrix 8, according to the control signals ХК-6 and СЧП 2, a row of m memory cells corresponding to a given position of the receiver tuning in frequency is zeroed and phase identifiers are written to these cells. After the calibration time has passed, the control signal from the XK-6 turns off the IPS 5 and switches the switches 7 to a different state, thereby connecting the outputs of all phase meters 3 to the inputs of their respective adders 9. The signals received from the antenna system received during the working part of the cycle are fed to n inputs receiver 1 and pass along n receiving paths, where they are selected in frequency and amplified, and also acquire additional phase shifts due to the phase non-identity of the channels (paths) and different for different channel pairs s. The values of the resulting phase difference of the signal at the outputs of different channel pairs and generated in the phase meters 3 corresponding to these code values are the algebraic sums of the true phase shifts of the signal determined by the direction (bearing) to the radiation source and additional shifts due to the phase non-identity of the channels.

С выходов фазоизмерителей 3 эти коды через коммутаторы 7 поступают на входы сумматоров 9, на другие входы которых из МОП 8 постоянно поступают с обратным знаком коды фазовых неидентичностей соответствующей пары каналов, записанные в ячейках памяти МОП 8 в предыдущем интервале времени калибровки.From the outputs of the phase meters 3, these codes are supplied through the switches 7 to the inputs of the adders 9, the other inputs of which from the MOS 8 are constantly supplied with the opposite sign of the phase non-identities of the corresponding pair of channels recorded in the memory cells of the MOS 8 in the previous calibration time interval.

В результате суммирования (вычитания) кодов разности фаз сигнала на выходах приемника с кодами фазовых неидентичностей на выходах сумматоров коррекции 9 образуются коды разности фаз сигнала, "очищенные" от дополнительных фазовых сдвигов и соответствующие истинным разностям фаз сигнала на входах приемника. Описанная последовательность работы устройства калибровки повторяется в каждом положении настройки приемника по частоте, при этом управляющий сигнал от СЧП 2 подключает к сигнальным входам и выходам матрицы 8 другую строку элементов памяти, соответствующую данному положению по частоте (одному из q возможных).As a result of summing (subtracting) the codes of the phase difference of the signal at the outputs of the receiver with phase non-identity codes at the outputs of the correction adders 9, codes of the phase difference of the signal are generated, which are “cleared” of additional phase shifts and correspond to the true phase differences of the signal at the receiver inputs. The described sequence of operation of the calibration device is repeated in each position of the receiver tuning in frequency, while the control signal from the frequency converter 2 connects to the signal inputs and outputs of the matrix 8 another row of memory elements corresponding to this position in frequency (one of q possible).

Выработанные и запомненные таким образом в течение одного цикла перестройки и калибровки коды коррекции ввиду относительно медленного характера уходов характеристик приемника в процессе работы могут использоваться в течение, по крайней мере, нескольких минут, т.е. нескольких десятков и сотен циклов поиска по частоте. После этого хронизатор калибровки вновь включает ИПС-5 и производится следующий цикл перестройки и калибровки приемника. Однако, вследствие того, что время калибровки (формирования и записи кода коррекции), равное единицам мксек, занимает пренебрежимо малую часть от необходимой величины рабочего времени приема на каждой частоте настройки (это время определяется характеристиками разведуемых сигналов и составляет обычно не менее нескольких мсек), практически без всякого ущерба для вероятности разведки и быстродействия возможно производить описанную выше процедуру калибровки в каждом цикле частотного поиска. Это позволяет ограничиться всего одной строкой элементов памяти (регистров) в матрице 8 (число фазоизмерителей m обычно не превосходит 4-6, в то время как число частотных градаций q составляет несколько десятков или сотен). В некоторых случаях пилот-сигнал используется также для контроля и регулировки других элементов приемника и последующих устройств обработки пеленгатора (выравнивания коэффициентов усиления, проверки схем анализа и обработки сигналов и др.); при этом суммарное время калибровки и проверки на каждой частоте соизмеримо с рабочим временем. В этих случаях может оказаться целесообразным использование матрицы оперативной памяти с неминимальным объемом, в пределе - до m×q слов, хотя путем рациональной организации циклов калибровки и работы, а также укрупнения раздельно корректируемых частотных участков (о чем упоминалось выше), как правило, удается ограничиться объемом матрицы, существенно меньшим максимального.Correction codes developed and stored in this way during one cycle of adjustment and calibration, due to the relatively slow nature of the receiver characteristics going away during operation, can be used for at least several minutes, i.e. several tens and hundreds of search cycles in frequency. After that, the calibration chroniser again turns on the IPS-5 and the next cycle of tuning and calibrating the receiver is performed. However, due to the fact that the calibration time (generation and recording of the correction code), equal to units of microseconds, takes a negligible part of the required value of the working time of reception at each tuning frequency (this time is determined by the characteristics of the signals being scanned and usually amounts to at least several ms), with virtually no damage to the likelihood of reconnaissance and speed, it is possible to perform the calibration procedure described above in each frequency search cycle. This allows us to limit ourselves to just one line of memory elements (registers) in matrix 8 (the number of phase meters m usually does not exceed 4-6, while the number of frequency gradations q is several tens or hundreds). In some cases, the pilot signal is also used to control and adjust other elements of the receiver and subsequent direction-finding processing devices (equalization of amplification factors, verification of signal analysis and processing schemes, etc.); the total calibration and verification time at each frequency is commensurate with the working time. In these cases, it may be appropriate to use a RAM matrix with a non-minimal volume, up to m × q words in the limit, although by rationally organizing calibration and operation cycles, as well as enlarging separately adjusted frequency sections (as mentioned above), as a rule, it is possible confine the matrix to a size significantly less than the maximum.

Полезный технико-экономический эффект от применения предложения заключается, с одной стороны, в существенном упрощении устройства фазовой калибровки и коррекции, выполняемого согласно предложению, по сравнению с известными; и, с другой стороны - в повышении быстродействия и точности калибровки, что улучшает качественные показатели пеленгаторного приемника в целом.A useful technical and economic effect of the application of the proposal consists, on the one hand, in a significant simplification of the phase calibration and correction device performed according to the proposal, in comparison with the known ones; and, on the other hand, in improving the speed and accuracy of calibration, which improves the quality indicators of the direction-finding receiver as a whole.

Упрощение выполнения устройства калибровки и, как следствие этого, повышение надежности и снижение стоимостных и временных затрат в производстве и при эксплуатации изделия достигается за счет исключения необходимости применения значительного количества (по числу каналов) таких относительно сложных в разработке и производстве (настройке) элементов и узлов, как управляемые фазовращатели на промежуточные или входные частоты (30-100 МГц или в диапазонах сотен и тысяч МГц, соответственно) и схемы управления (в частности, с электромеханическим приводом, как в прототипе). Введенные согласно предложению в состав устройства калибровки узлы (коммутаторы, регистры памяти, сумматоры) выполняются на базе типовых серийных элементов дискретной техники, просты в изготовлении и практически не требуют каких-либо настроек и регулировок. Затраты на разработку и изготовление этих узлов меньше, чем для используемых в прототипе (и других аналогичных технических решениях) в несколько раз (ориентировочно в 5-10 раз), что с учетом части затрат по этим узлам относительно всего устройства калибровки в целом дает сокращение стоимости и трудоемкости разработки и изготовления устройства примерно в 1,5-2 раза.Simplification of the implementation of the calibration device and, as a consequence, increased reliability and reduced cost and time costs in the production and operation of the product is achieved by eliminating the need to use a significant number (in the number of channels) of such elements and assemblies that are relatively difficult to design and produce (configure) as controlled phase shifters for intermediate or input frequencies (30-100 MHz or in the ranges of hundreds and thousands of MHz, respectively) and control circuits (in particular, with electromechanical drive, as in the prototype). The nodes (switches, memory registers, combiners) introduced according to the proposal into the calibration device are made on the basis of standard serial elements of discrete technology, are simple to manufacture, and practically do not require any settings and adjustments. The development and manufacturing costs of these units are several times less than those used in the prototype (and other similar technical solutions) (approximately 5-10 times), which, taking into account a part of the costs for these units relative to the entire calibration device as a whole, reduces the cost and the complexity of the development and manufacture of the device is about 1.5-2 times.

Повышение быстродействия и точности при предлагаемом построении обеспечивается тем, что исключается влияние инерционности и погрешности установки и отработки используемых в прототипе (и других аналогах) фазовращателей и схем управления.Improving the speed and accuracy of the proposed construction is ensured by the fact that the influence of inertia and the error of installation and testing used in the prototype (and other analogues) phase shifters and control circuits is eliminated.

Отработка сигнала рассогласования в известных схемах обычно производится путем последовательного приближения настройки фазовращателей к искомому положению и требует подачи на входы приемника хотя бы нескольких импульсов контрольного пилот-сигнала, имитирующего реальный сигнал по несущей частоте и параметрам модуляции, в то время как в предлагаемой схеме сигнал коррекции формируется всего по единичной посылке пилот-сигнала.The development of the mismatch signal in known schemes is usually done by sequentially approximating the phase shifter settings to the desired position and requires applying at least several pulses of the control pilot signal simulating the real signal in the carrier frequency and modulation parameters to the receiver inputs, while in the proposed scheme the correction signal formed by a single sending pilot signal.

Точность калибровки повышается за счет того, что в предлагаемой схеме для коррекции фазовой неидентичности используется, по существу, сам сигнал рассогласования, а не результат действия управляемых этим сигналом элементов подстройки приемного тракта, что всегда сопряжено с дополнительными погрешностями в связи с наличием зоны нечувствительности автоподстройки и неточностью настройки, в частности, за счет дискретности изменения фазы в фазовращателях с цифровым управлением.The calibration accuracy is increased due to the fact that the proposed scheme for correcting phase non-identity uses, in essence, the error signal rather than the result of the action of the receiving path adjustment elements controlled by this signal, which is always associated with additional errors due to the deadband of the auto-tuning and inaccurate settings, in particular, due to the discreteness of the phase change in digitally controlled phase shifters.

Полезный эффект от повышения быстродействия и точности фазовой калибровки и коррекции заключается в улучшении качественных показателей поискового пеленгаторного приемника, в котором используется предложение, таких как время и вероятность обнаружения и точность пеленгования. Степень улучшения этих показателей зависит от конкретных задач и условий работы пеленгатора в целом и от его конструктивного выполнения, в частности от величины базы антенной системы. Для конкретного случая применения предлагаемого устройства в пеленгаторе с базой обычных для фазовых пеленгаторов аппаратуры радиотехнической разведки размеров (несколько длин волн), при величине суммарной фазовой неточности установки и отслеживания, свойственной известным методам и устраняемой при предложенном построении схемы, до 5-8 фазовых градусов, погрешность пеленгования снижается на величину от 0,2°÷0,3° до 0,6°÷0,8°, что составляет не менее 10%÷20% от полной погрешности пеленгования, определяемой суммарным воздействием мешающих факторов.The useful effect of increasing the speed and accuracy of phase calibration and correction is to improve the quality of the search direction finding receiver, which uses the proposal, such as time and probability of detection and accuracy of direction finding. The degree of improvement of these indicators depends on the specific tasks and operating conditions of the direction finder as a whole and on its constructive implementation, in particular on the size of the base of the antenna system. For a specific case of using the proposed device in a direction finder with a base of conventional radio-electronic reconnaissance equipment for phase direction finders (several wavelengths), when the total phase inaccuracy of the installation and tracking, typical of known methods and eliminated by the proposed circuit design, is up to 5-8 phase degrees, direction finding error is reduced by a value from 0.2 ° ÷ 0.3 ° to 0.6 ° ÷ 0.8 °, which is at least 10% ÷ 20% of the total direction finding error, determined by the total impact of interfering factors Hur.

Таким образом, технико-экономический эффект от применения предложения может быть охарактеризован такими показателями, как снижение стоимостных и временных затрат при разработке и изготовлении устройства калибровки на 30%-50% и повышение точностных характеристик системы, в которой используется предлагаемое устройство, на 10%-20%.Thus, the technical and economic effect of the application of the proposal can be characterized by such indicators as a decrease in cost and time costs in the development and manufacture of a calibration device by 30% -50% and an increase in the accuracy characteristics of the system in which the proposed device is used, by 10% - twenty%.

Claims

A phase calibration device for a multichannel receiver, comprising a frequency tuning block, a calibration clock, a pilot signal source and an N-channel splitter, as well as M phase meters, and N outputs of the N-channel splitter connected to the corresponding inputs of the N-channel calibrated receiver controlling the input of which is connected to the second output of the frequency tuning block, and the corresponding pairs of outputs are pairwise connected to two inputs of the corresponding phase meters, differing in m, in order to increase the accuracy of calibration, a random access memory block and M pairs of series-connected switches and adders are introduced, while the first input of each switch is connected to the output of the corresponding phase meter, and the second input is connected to the second output of the calibration clock, the third output of which is connected to the first control input of the memory block, the second control input of which is connected to the third output of the frequency tuning block, M signal inputs, respectively, with the second outputs of M switches, and M output s - respectively, with the second inputs of M adders.