RU2010244C1 - Panoramic receiver - Google Patents
Panoramic receiver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2010244C1 RU2010244C1 SU5000996A RU2010244C1 RU 2010244 C1 RU2010244 C1 RU 2010244C1 SU 5000996 A SU5000996 A SU 5000996A RU 2010244 C1 RU2010244 C1 RU 2010244C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- amplifier
- frequency amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для поиска и обнаружения фазоманипулированных (ФМн) сигналов, а также визуальной оценки их несущей частоты и пеленгации источника излучения.The invention relates to radio engineering and can be used to search and detect phase-shift (FM n ) signals, as well as a visual assessment of their carrier frequency and direction finding of a radiation source.
Известен панорамный приемник, который содержит приемную антенну, генератор развертки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, умножитель частоты на восемь, второй измеритель ширины спектра, блок сравнения, пороговый блок, ключ, линию задержки, перемножитель и n каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных полосового фильтра, амплитудного детекторов, видеоусилителя и электронно-лучевой трубки. Known panoramic receiver, which contains a receiving antenna, a sweep generator, a local oscillator, a mixer, an intermediate frequency amplifier, an eight frequency multiplier, a second spectral width meter, a comparison unit, a threshold block, a key, a delay line, a multiplier and n processing channels, each of which consists of a series-connected bandpass filter, amplitude detectors, a video amplifier and a cathode ray tube.
Он обеспечивает поиск и обнаружение ФМн сигналов, а также визуальную оценку их несущей частоты, однако не позволяет осуществлять пеленгацию источника излучения ФМн сигналов.It provides the search and detection of FM n signals, as well as a visual assessment of their carrier frequency, but does not allow direction finding of the radiation source of FM n signals.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения фазоманипулированных сигналов. The aim of the invention is to expand the functionality by accurate and unambiguous direction finding of a radiation source of phase-shifted signals.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вторая антенна, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый и второй фазовращатели на 90о, второй и третий перемножители, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй квадраторы, сумматор, блок извлечения квадратного корня, первый и второй однополярные вентили, первая и вторая дифференцирующие цепи, (n+1)-й амплитудный детектор, генератор счетных импульсов, элемент совпадения, счетчик-делитель и блок регистрации, причем к выходу второй антенны последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первый фильтр нижних частот, первый квадратор, сумматор, блок извлечения квадратного корня, первый квадратор, сумматор, блок излучения квадратного корня, первый однополярный вентиль, первую дифференцирующую цепь, второй однополярный вентиль, счетчик-делитель, второй вход которого через элемент совпадения соединен с выходами первого однополярного вентиля, и генератора счетных импульсов, а третий вход - через последовательно включенные (n-1)-й амплитудный детектор и вторую дифференцирующую цепь соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и блок регистрации, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый фазовращатель на 90о, третий перемножитель, второй вход которого через второй фазовращательна 90о соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй фильтр нижних частот и второй квадратор, выход которого соединен с вторым входом сумматора.This goal is achieved by the fact that a second antenna, a second mixer, a second intermediate frequency amplifier, a first and second phase shifters of 90 ° , a second and a third multiplier, a first and a second low-pass filter, a first and a second quadrator, an adder, a square extraction unit are introduced into the device the root, the first and second unipolar gates, the first and second differentiating circuits, the (n + 1) -th amplitude detector, counting pulse generator, coincidence element, counter-divider and registration unit, and to the output of the second antenna a second mixer is connected, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, the second intermediate-frequency amplifier, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the first intermediate-frequency amplifier, the first low-pass filter, the first quadrator, adder, square root extractor, the first quadrator, adder, square root radiation unit, first unipolar valve, first differentiating circuit, second unipolar valve, counter-divider, the second input of which through the coincidence element connected to the outputs of the first unipolar valve and the counter pulse generator, and the third input is connected through the series-connected (n-1) -th amplitude detector and the second differentiating circuit to the output of the first intermediate frequency amplifier, and the recording unit, to the output of the second intermediate frequency amplifier connected in series to the first phase shifter 90, third multiplier, a second input thereof via a second fazovraschatelna 90 is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier, a second low-pass filter is often and a second squarer output of which is coupled to a second input of the adder.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого приемника; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу приемника; на фиг. 3 - принцип пеленгации источника излучения ФМн сигналов фазовым методом в одной плоскости.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed receiver; in FIG. 2 - time diagrams explaining the operation of the receiver; in FIG. 3 - the principle of direction finding of a radiation source of FM n signals by the phase method in one plane.
Панорамный приемник содержит первую антенну 1, генератор 2 развертки, гетеродин 3, первый смеситель 4, первый усилитель 5 промежуточной частоты, обнаружитель 6, умножитель 7 частоты на восемь, первый измеритель 8 ширины спектра, второй измеритель 9 ширины спектра, блок сравнения 10, пороговый блок 11, ключ 12, линию задержки 13, первый перемножитель 14, полосовые фильтры 151-15n, амплитудные детекторы 161-16n, видеоусилители 171-17n, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) 181-18n, вторую антенну 19, второй смеситель 20, второй усилитель 21 промежуточной частоты, первый и второй фазовращатели 22 и 23 на 90о, второй и третий перемножители 24 и 25, первый и второй фильтры 26 и 27 нижних частот, первый и второй квадраторы 28 и 29, сумматор 30, блок 31 извлечения квадратного корня, первый однополярный вентиль 32, первую дифференцирующую цепь 33, второй однополярный вентиль 34, (n+1)-й амплитудный детектор 35, вторую дифференцирующую цепь 36, генератор 37 счетных импульсов, элемент 38 совпадения, счетчик-делитель 39 и блок 40 регистрации.The panoramic receiver comprises a
Причем к выходу генератора 2 развертки последовательно подключены гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с выходом антенны 1, усилитель 5 промежуточной частоты, умножитель 7 частоты на восемь, измеритель 9 ширины спектра, блок 10 сравнения, второй вход которого через измеритель 8 ширины спектр соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, пороговый блок 11, ключ 12, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, линия 13 задержки, перемножитель 14, второй вход которого соединен с выходом ключа 12, и n каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра 15i, амплитудного детектора 16i, видеоусилителя 17i и вертикального электрода ЭЛТ 18i(i= 1,2, . . . . , n), горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 2 развертки. К выходу антенны 19 последовательно подключены смеситель 20, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 3, усилитель 21 промежуточной частоты, перемножитель 24, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, фильтр 26 нижних частот, квадратор 28, сумматор 30, блок 31 извлечения квадратного корня, однополярный вентиль 32, дифференцирующая цепь 33, однополярный вентиль 34, счетчик-делитель 39, второй вход которого через элемент 38 совпадения соединен с выходами однополярного вентиля 32 и генератора 37 счетных импульсов, а третий вход через последовательно включенные амплитудный детектор 35 и дифференцирующую цепь 36 соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, и блок 40 регистрации. К выходу усилителя 21 промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель 22 на 90о, перемножитель 25, второй вход которого через фазовращатель 23 на 90о соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, фильтр 27 нижних частот и квадратор 29, выход которого соединен с вторым входом сумматора 30.Moreover, a
Панорамный приемник работает следующим образом. Panoramic receiver operates as follows.
Просмотр заданного диапазона частот Df осуществляется с помощью генератора 2 развертки, который периодически с периодом Тn по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 2 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 181-18n, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона Df. Ключ 12 в исходном состоянии всегда закрыт.Viewing predetermined frequency band D f by means of
Принимаемые ФМн сигналы
u1(t) = Uсcos [ωсt + φк(t) + φ1] = UсM(t)cos (ωсt + φ1),
u2(t) = Uсcos [ωсt + φк(t) + φ2] = UсM(t+τ)cos [ωсt+τ) + φ2] ,
0 ≅ t ≅ Tc, где Uc, ωc, Tc, φ1, φ2 - амплитуда, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;
φk(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующей функцией М(t), причем φk (t)= сonst при kτu<t<(k+1)τu и может изменяться скачком на Δφ при t= k τu, т. е. на границах между элементарными посылками (k= 0,1,2, . . . , N-1);
τu, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлены сигналы с длительностью Тс (Тс= τuN);
M(t) - модулирующая функция, в соответствии с которой манипулируется фаза сигналов;
τ = = - время запаздывания сигнала, приходящего на одну антенну, по отношению к сигналу, приходящему на другую антенну (см. фиг. 3);
d - расстояние между антеннами (измерительная база);
β - угол прихода радиоволны;
с - скоpость распространения света, с выходов антенн 1 и 19 поступают соответственно на первые входы смесителей 4 и 20, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 3 линейноизменяющейся частоты
uг(t)= Uгcos(ωгt+πγ1t2+φг), ,
0 ≅ t ≅ Tп, где Uг, ωг, φг, Тп - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина соответственно,
γ1= - скорость изменения частоты гетеродина (скорость изменения первой гармоники гетеродина).Received FM n signals
u 1 (t) = U with cos [ω with t + φ к (t) + φ 1 ] = U with M (t) cos (ω with t + φ 1 ),
u 2 (t) = U with cos [ω with t + φ к (t) + φ 2 ] = U with M (t + τ) cos [ω with t + τ) + φ 2 ],
0 ≅ t ≅ T c , where U c , ω c , T c , φ 1 , φ 2 - amplitude, carrier frequency, duration and initial phases of signals;
φ k (t) is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating function M (t), and φ k (t) = const for kτ u <t <(k + 1) τ u and can change abruptly by Δφ at t = k τ u , i.e., at the boundaries between elementary premises (k = 0,1,2,..., N-1);
τ u , N is the duration and number of chips that make up signals with a duration of T s (T s = τ u N);
M (t) is the modulating function, in accordance with which the phase of the signals is manipulated;
τ = = - the delay time of the signal arriving at one antenna with respect to the signal arriving at another antenna (see Fig. 3);
d is the distance between the antennas (measuring base);
β is the angle of arrival of the radio wave;
c is the speed of light propagation, from the outputs of
u g (t) = U g cos (ω g t + πγ 1 t 2 + φ g ),,
0 ≅ t ≅ T p , where U g , ω g , φ g , T p - amplitude, initial frequency, initial phase and the repetition period of the local oscillator voltage, respectively,
γ 1 = - rate of change of the local oscillator frequency (rate of change of the first harmonic of the local oscillator).
На выходе смесителя 4 и 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 5 и 21 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты
uпр1(t)= Uпрcos[ωпрt+φк(t)-Πγ1t2+φпр1] =
= UпрM(t)cos(ωпрt-Πγ1t2+φпр1);
uпр2(t)= Uпрcos[ωпрt+φк(t)-Πγ1t2+φпр2] =
= UпрM(t+τ)cos[ωпр(t+τ)-Πγ1t2+φпр2] , 0≅ t≅ Tс,
0 ≅ t ≅ Tc где Uпр= k1UcUг;
k1 - коэффициент передачи смесителей;
ωпр= ωc-ωг - промежуточная частота;
φпр1= φ1 - φг, φпр2= φ2-φг, , которые представляют собой сигналы с комбинированной линейной частотой модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн).At the output of the mixer 4 and 20, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 5 and 21 are allocated voltage intermediate (differential) frequency
u pr1 (t) = U pr cos [ω pr t + φ к (t) -Πγ 1 t 2 + φ pr1 ] =
= U pr M (t) cos (ω pr t-Πγ 1 t 2 + φ pr 1);
u pr2 (t) = U pr cos [ω pr t + φ к (t) -Πγ 1 t 2 + φ pr2 ] =
= U pr M (t + τ) cos [ω pr (t + τ) -Πγ 1 t 2 + φ pr2 ], 0≅ t≅ T s ,
0 ≅ t ≅ T c where U pr = k 1 U c U g ;
k 1 - gear ratio of the mixers;
ω CR = ω c -ω g is the intermediate frequency;
φ CR1 = φ 1 - φ g , φ CR2 = φ 2 -φ g , which are signals with combined linear frequency modulation and phase shift keying (LFM-FM n ).
Напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 6, состоящего из умножителя 7 частоты на восемь, измерителей 8 и 9 ширины спектра, блока 10 сравнения, порогового блока 11 и ключа 12. На выходе умножителя 7 частоты на восемь образуется напряжение
u3(t)= Uпрcos(8ωпрt-8Πγ1t2+8φпр1), 0≅ t≅ Tс.The voltage u pr1 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 5 is fed to the input of the detector 6, consisting of a frequency multiplier 7, eight meters, spectral width meters 8 and 9, a comparison unit 10, a threshold block 11, and a key 12. At the output of the frequency multiplier 7 eight voltage is formed
u 3 (t) = U pr cos (8ω pr t-8Πγ 1 t 2 + 8φ pr1 ), 0≅ t≅ T s .
Так как величина фазы 8 φk(t) принимает одно из значений 8 φk(t)= { 0; 8 π} при приеме сигнала с однократной фазовой манипуляцией (ФМн-2, φk(t)= { 0; π } , тогда величина фазы принимает одно из значений 8 φk(t)= { 0; 4π ; 8π ; 12π } при приеме сигнала с двухкратной фазовой манипуляцией (ФМн-4, φк(t) = 0; ; Π; ) и 8 φk(t)= { 0; 2 π ; 4π ; 6π ; 10 π ; 12 π ; 14 π } при приеме сигнала с трехкратной фазовой манипуляцией (ФМн-8, φк(t) = 0; ; ; Π; Π; Π; Π; ). Следовательно в указанном напряжении uз(t) при ФМн-2, ФМн-4 и ФМн-8 манипуляция фазы уже отсутствует.Since the phase value 8 φ k (t) takes one of the values 8 φ k (t) = {0; 8 π} when receiving a signal with a single phase shift keying (FMN-2, φ k (t) = {0; π}, then the phase value takes one of the values 8 φ k (t) = {0; 4π; 8π; 12π} when receiving a signal with double phase shift keying (FMN-4, φ к (t) = 0; ; Π; ) and 8 φ k (t) = {0; 2 π; 4π; 6π; 10 π; 12 π; 14 π} when receiving a signal with three-fold phase shift keying (FM n -8, φ к (t) = 0; ; ; Π; Π; Π; Π; ) Therefore, in the indicated voltage u s (t) with FM n -2, FM n -4 and FM n -8, phase manipulation is already absent.
Ширина спектра Δ f8 восьмой гармоники определяется длительностью Тс сигнала (Δf8 = ), тогда как ширина спектра принятого ФМн сигнала определяется длительностью τu его элементарных посылок (Δfс = ) , т. е. ширина спектра восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала
= N.The width of the spectrum Δ f 8 of the eighth harmonic is determined by the duration T of the signal (Δf 8 = ), while the spectrum width of the received FM n signal is determined by the duration τ u of its elementary premises (Δf c = ), i.e., the spectrum width of the eighth harmonic of the signal is N times smaller than the spectrum width of the input signal
= N.
Следовательно, при умножении частоты ФМн сигнала на восемь его спектр "сворачивается" в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ФМн сигнал в узкой полосе частот, определяемой шириной полосы пропускания узкополосного фльтра 15 даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше средней мощности шумов.Therefore, when the frequency of the FM n signal is multiplied by eight, its spectrum is “folded” N times. This circumstance makes it possible to detect the FM n signal in a narrow frequency band determined by the bandwidth of the narrow-band filter 15 even when its power at the receiver input is less than the average noise power.
Ширина спектра Δfс входного ФМн сигнала измеряется с помощью измерителя 8, а ширина спектра Δf8 восьмой гармоники сигнала - с помощью измерителя 9. Напряжения U и U8, пропорциональные Δfc иΔ f8соответственно с выхода измерителей 8 и 9 ширины спектра поступают на два входа блока 10 сравнения. Так как U >> U8, то на выходе блока сравнения 10 образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень U пор в пороговом блоке 11. Пороговый уровень Uпорвыбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 11 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 12, открывая его.The width of the spectrum Δf from the input FM n signal is measured using meter 8, and the spectrum width Δf 8 of the eighth harmonic of the signal is measured using meter 9. Voltages U and U 8 proportional to Δf c andΔ f 8, respectively, come from the output of meters 8 and 9 of the spectrum width on two inputs of block 10 comparison. Since U >> U 8 , a positive voltage is generated at the output of the comparison unit 10, which exceeds the threshold level U then in the threshold block 11. The threshold level U then is selected so that it does not exceed random interference. When the threshold level U pores is exceeded, a constant voltage is generated in the threshold block 11, which is supplied to the control input of the key 12, opening it.
При этом напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 12 одновременно поступает на первый вход перемножителя 14 и на вход линии задержки 13, на выходе которой образуется напряжение
uпр3(t)= Uпр1(t-τ3)= Uпрcos[ωпр(t-τ3)+φк(t-τ3)-
-Πγ1(t-τ3)2+φпр1] , 0≅ t≅ Tс , , где τз - время задержки линии задержки 13. Это напряжение подается на второй вход перемножителя 14, на выходе которого образуется напряжение
uб1(t)= Uбcos[ωб1t+φk1(t)+φб1] ,
0 ≅ t ≅ Tc, где Uб= K2U
k2 - коэффициент передачи перемножителя 14;
ωб1= 2πγ1τз- частота биений;
φk1(t)= φk(t-τз)-φk(t);
φб1= ωпрτз+πγ1τз 2 - начальная фаза биений.In this case, the voltage u pr1 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 5 through the public switch 12 is simultaneously supplied to the first input of the multiplier 14 and to the input of the delay line 13, at the output of which a voltage is generated
u pr3 (t) = U pr1 (t-τ 3 ) = U pr cos [ω pr (t-τ 3 ) + φ к (t-τ 3 ) -
-Πγ 1 (t-τ 3 ) 2 + φ pr1 ], 0≅ t≅ T s , where τ s is the delay time of the delay line 13. This voltage is supplied to the second input of the multiplier 14, the output of which produces a voltage
u b1 (t) = U b cos [ω b1 t + φ k1 (t) + φ b1 ],
0 ≅ t ≅ T c , where U b = K 2 U
k 2 - transfer coefficient of the multiplier 14;
ω b1 = 2πγ 1 τ s - beat frequency;
φ k1 (t) = φ k (t-τ h ) -φ k (t);
φ b1 = ω pr τ z + πγ 1 τ z 2 - the initial phase of the beats.
Частота ωб1 напряжения биений uб1(t) равна ωб1= 2πγ1τз= const. Следовательно, при фиксированном времени задержки τз на выходе перемножителя 14 образуется моночастотный сигнал биений, частота ωб1которого зависит от скорости изменения частоты γi(i= 1, 2, . . . , n) гетеродина 3. Скорость изменения частоты преобразованного сигнала, поступающего на вход автокоррелятора, состоящего из линии задержки 13 и перемножителя 14, зависит от номера гармоники частоты гетеродина 3, взаимодействующей с несущей частотой принимаемого ФМн сигнала.The frequency ω b1 of the beat voltage u b1 (t) is equal to ω b1 = 2πγ 1 τ s = const. Consequently, with a fixed delay time τ s , a mono-frequency beat signal is generated at the output of multiplier 14, the frequency ω b1 of which depends on the rate of change of the frequency γ i (i = 1, 2,..., N) of the
Частота настройки ωн1 узкополосного фильтра 151 выбирается равной
ωн1= ωб1 = 2πγ1τз, частота настройки ωн2 узкополосного фильтра 152 выбирается равной
ωн2 = ωб2 = 2πγ2τз , а частота настройки ωнn узкополосного фильтра 15n выбирается равной
ωнn = ωбn= 2πγnτз, где γn= nγ1 - скорость изменения n-й гармоники частоты гетеродина.The tuning frequency ω n1 of the narrow-band filter 15 1 is chosen equal to
ω n1 = ω b1 = 2πγ 1 τ s , the tuning frequency ω n2 of the narrow-band filter 15 2 is chosen equal to
2n ω = ω b2 = 2πγ τ 2 s, and the tuning frequency ω Hn narrowband filter 15 is chosen equal to n
ω nn = ω bn = 2πγ n τ s , where γ n = nγ 1 is the rate of change of the nth harmonic of the local oscillator frequency.
Напряжение uбi(t) с выхода узкополосного фильтра 15iпоступает на вход амплитудного детектора 16i, где оно детектируется и после усиления в видеоусилителе 17i поступает на вертикальный электрон ЭЛТ 18i, на экране которой образуется импульс (частотная метка). Положение частотной метки на горизонтальной развертке ЭЛТ 18i однозначно определяет несущую частоту ωc принимаемого ФМн сигнала (i= 1, 2, . . . , n).The voltage u bi (t) from the output of the narrow-band filter 15 i is supplied to the input of the amplitude detector 16 i , where it is detected and, after amplification in the video amplifier 17 i, is applied to the vertical electron of the CRT 18 i , on the screen of which a pulse is generated (frequency mark). The position of the frequency mark on the horizontal scan of the CRT 18 i uniquely determines the carrier frequency ω c of the received FM n signal (i = 1, 2,..., N).
Следовательно, номер гармоники частоты гетеродина 3, с которой взаимодействует несущая частота принимаемого ФМн сигнала, определяется номером полосового фильтра того канала, на экране ЭЛТ которого наблюдается частотная метка.Consequently, the harmonic number of the
Для пеленгации источников излучения сигналов широкое применение находит фазовый метод, при котором разность фаз Δφ сигналов, принимаемых двумя разнесенными антеннами, определяется выражением
Δφ = 2Π cos β, где λ - длина волны;
d - база пеленгатора;
β - угол прихода сигнала относительно нормали к базе.For direction finding of radiation sources of signals, the phase method is widely used, in which the phase difference Δφ of signals received by two spaced antennas is determined by the expression
Δφ = 2Π cos β, where λ is the wavelength;
d is the base of the direction finder;
β is the angle of arrival of the signal relative to the normal to the base.
Однако фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями к точности измерений и однозначности отсчета угла (направления падения волны). Согласно приведенной формуле, фазовая система тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы . Но с ростом уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз Δφ не превосходит значение 2π (условие однозначного отсчета угла), т. е. наступает неоднозначность отсчета.However, the phase method of direction finding is characterized by a contradiction between the requirements for the accuracy of measurements and the uniqueness of the angle reading (the direction of wave incidence). According to the above formula, the phase system is the more sensitive to a change in angle, the larger the relative size of the base . But with growth the value of the angular coordinate decreases, at which the phase difference Δφ does not exceed 2π (the condition for a unique reference of the angle), i.e., the ambiguity of the reference occurs.
Исключить неоднозначность фазового метода пеленгации источника излучения ФМн сигнала можно двумя способами: применением остронаправленных антенн и использованием нескольких измерительных баз (многошкальность).There are two ways to eliminate the ambiguity of the phase method of direction finding of a radiation source of an FM n signal: using highly directional antennas and using several measurement bases (multi-scale).
Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большой дальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению. Однако они требуют поиска источника излучения сигналов до начала измерений и его автоматического сопровождения по направлению антенным лучом в процессе измерений, а также лишают фазовый метод пеленгации одного из его достоинств - возможности использования ненаправленных (изотропных) антенных систем. Direction finding systems with highly directional antennas have a long range and high resolution in direction. However, they require a search for the source of radiation of the signals before measurements and their automatic tracking in the direction of the antenna beam during the measurement process, and also deprive the phase method of direction finding of one of its advantages - the possibility of using non-directional (isotropic) antenna systems.
Многошкальность обычно достигается использованием нескольких измерительных баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета угла, а большая база - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Системы пеленгации, использующие такой способ, имеют ограниченную дальность действия и сложную техническую реализацию. Multi-scalability is usually achieved using several measurement bases. At the same time, a smaller base forms a rough but unambiguous reference frame for the angle, and a large base forms an accurate but ambiguous reference frame. Direction finding systems using this method have a limited range and complex technical implementation.
В предлагаемом приемнике для точной и однозначной пеленгации источника излучения ФМн сигналов используется модифицированный фазовый метод, основаный на квадратурной корреляционной обработке принимаемых сигналов.In the proposed receiver for accurate and unambiguous direction finding of a radiation source of FM n signals, a modified phase method is used, based on quadrature correlation processing of received signals.
Для этого напряжения uпр1(t) и uпр2(t) с выходов усилителей 5 и 21 промежуточной частоты подаются на два входа перемножителя 24, на выходе которого образуется результирующее колебание
u(t)= UбM(t)M(t+τ)cos(ωпрτ+
+Δφ)+UбM(t)M(t+τ)cos(2ωпрt+ωпрτ-2Πγ1t2++), 0≅ t≅ Tс , где Uб= K2U
u (t) = U b M (t) M (t + τ) cos (ω pr τ +
+ Δφ) + U b M (t) M (t + τ) cos (2ω pr t + ω pr τ-2Πγ 1 t 2 + + ), 0≅ t≅ T s , where U b = K 2 U
Из полученного результирующего колебания фильтром 26 нижних частот с частотой среза ωпр выделяется напряжение разностной частоты uр1(t)= UбM(t)M(t+τ)cos(ωпрτ+Δφ), 0 ≅ t ≅ Tc, пропорциональное корреляционной функции сигналов uпр1(t) и uпр2(t). Для получения максимального значения корреляционной функции необходимо выполнить следующее условие:
cos(ωпрτ+Δφ)= 1;
ωпрτ = πk; k = 0, 1, 2, . . . ,
Δφ= 0.From the resulting resulting oscillation, a low-pass filter 26 with a cutoff frequency ω pr distinguishes the voltage of the difference frequency u p1 (t) = U b M (t) M (t + τ) cos (ω pr τ + Δφ), 0 ≅ t ≅ T c proportional to the correlation function of the signals u CR1 (t) and u CR2 (t). To obtain the maximum value of the correlation function, it is necessary to fulfill the following condition:
cos (ω pr τ + Δφ) = 1;
ω pr τ = πk; k = 0, 1, 2,. . . ,
Δφ = 0.
Однако при нестабильности несущей частоты принимаемых ФМнсигналов и при изменении τ указанное условие выполнить весьма трудно. Для выполнения данного условия предлагается использовать квадратурную обработку принимаемых ФМн сигналов. С этой целью напряжения uпр1(t) и uпр2(t) с выходов усилителей 5 и 21 промежуточной частоты одновременно поступают на входы фазовращателей 23 и 22 на 90о, на выходах которых образуются напряжения
u(t) = UпрM(t)cos(ωпрt-Πγ1t2++90°) = UпрM(t)sin(ωпрt-Πγ1t2+),
u(t)= UпрM(t+τ)cos[ωпр(t+τ)-Πγ1t2++90°=
= UпрM(t+τ)sin[ωпр(t+τ)-Πγ1t2+] , 0≅ t≅ Tс.However, with instability of the carrier frequency of the received FM n signals and with a change in τ, this condition is very difficult to fulfill. To fulfill this condition, it is proposed to use quadrature processing of the received FM n signals. To this end, the voltages u pr1 (t) and u pr2 (t) from the outputs of the amplifiers 5 and 21 of the intermediate frequency are simultaneously supplied to the inputs of the phase shifters 23 and 22 by 90 ° , the outputs of which generate voltages
u (t) = U pr M (t) cos (ω pr t-Πγ 1 t 2 + +90 ° ) = U pr M (t) sin (ω pr t-Πγ 1 t 2 + ),
u (t) = U pr M (t + τ) cos [ω pr (t + τ) -Πγ 1 t 2 + +90 ° =
= U pr M (t + τ) sin [ω pr (t + τ) -Πγ 1 t 2 + ], 0≅ t≅ T s .
Эти напряжения подаются на два входа перемножителя 25, на выходе которого образуется результирующее колебание
u(t)= UбM(t)M(t+τ)sin(ωпрt+Δφ)+
+UбM(t)M(t+τ)sin[2ωпрt+ωпрτ-2Πγ1t2++] , 0≅ t≅ Tс.These voltages are applied to the two inputs of the multiplier 25, at the output of which the resulting oscillation is formed
u (t) = U b M (t) M (t + τ) sin (ω pr t + Δφ) +
+ U b M (t) M (t + τ) sin [2ω pr t + ω pr τ-2Πγ 1 t 2 + + ], 0≅ t≅ T s .
Из полученного результирующего колебания фильтром нижних частот 27 выделяется напряжение разностной частоты
u(t)= UбM(t)M(t+τ)sin(ωпрτ+Δφ), 0≅ t≅ Tс.From the resulting resulting oscillation by the low-pass filter 27, the voltage of the differential frequency is allocated
u (t) = U b M (t) M (t + τ) sin (ω pr τ + Δφ), 0≅ t≅ T s .
Напряжения up1(t) и uр2(t) через квадраторы 28 и 29 поступают на два входа сумматора 30, на выходе которого образуется суммарное напряжение
uΣ(t)= U(t)+U
+sin2(ωпрτ+Δφ)] = [UбM(t)M(t+τ)] 2.Voltages u p1 (t) and u p2 (t) through the squares 28 and 29 are fed to the two inputs of the adder 30, the output of which is formed by the total voltage
u Σ (t) = U (t) + U
+ sin 2 (ω pr τ + Δφ)] = [U b M (t) M (t + τ)] 2 .
Это напряжение поступает на вход блока 31 извлечения квадратного коня, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение (см. фиг. 2, е). This voltage is supplied to the input of the square horse extraction unit 31, at the output of which a low-frequency voltage is generated (see Fig. 2, f).
uн(t)= UбM(t)M(t+τ), которое представляет собой произведение модулирующей функции которое представляет собой произведение модулирующей функции М(t) (см. фиг. 2, а) и ее сдвинутой на τ копии M(t+ τ) (cм. фиг. 2, д). Напряжение uн(t) поступает на вход однополярного вентиля 32, на выходе которого образуются отрицательные импульсы (см. фиг. 2, ж) длительностью τ. Эти импульсы поступают на вход дифференцирующей цепи 33, на выходе которой образуются короткие разнополярные импульсы (см. фиг. 2, з). Однополярный вентиль 34 пропускает на свой выход только отрицательные короткие импульсы (см. фиг. 2, и), которые поступают на первый вход счетчика-делителя 39. Счетные импульсы (см. фиг. 2, к) с выхода генератора 37 счетных импульсов через элемент совпадения 38, на второй вход которого подаются отрицательные импульсы (см. фиг. 2, ж) с выхода однополярного вентиля 38, поступают на второй вход счетчика-делителя 39, в котором происходит последовательное сложение счетных импульсов и деление полученной суммы на количество измерений
τср= , где τi - длительность i-го отрицательного импульса на выходе однополярного вентиля 32;
n - объем выборки (количество измерений).u n (t) = U b M (t) M (t + τ), which is the product of the modulating function which is the product of the modulating function M (t) (see Fig. 2, a) and its copy shifted by τ M (t + τ) (see Fig. 2, d). The voltage u n (t) is supplied to the input of a unipolar valve 32, at the output of which negative impulses are generated (see Fig. 2, g) of duration τ. These pulses are fed to the input of the differentiating circuit 33, at the output of which short short-polarity pulses are formed (see Fig. 2, h). The unipolar valve 34 passes to its output only negative short pulses (see Fig. 2, and), which are fed to the first input of the counter-divider 39. Counted pulses (see Fig. 2, k) from the output of the generator 37 counted pulses through the element coincidence 38, to the second input of which negative pulses are fed (see Fig. 2g) from the output of the unipolar valve 38, are fed to the second input of the counter-divider 39, in which the counting pulses are sequentially added and the resulting sum is divided by the number of measurements
τ avg = where τ i is the duration of the i-th negative pulse at the output of the unipolar valve 32;
n is the sample size (number of measurements).
Напряжение uпр1(t) (см. фиг. 2, б) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты одновременно поступает на вход амплитудного детектора 35, который выделяет его огибающую (см. фиг. 2, в). Последняя поступает на вход дифференцирующей цепи 36, на входе которой образуется два разнополярных коротких импульса (см. фиг. 2, г). Причем коротким положительным импульсом счетчик-делитель 39 приводится в исходное (нулевое) состояние, а отрицательным коротки импульсом количество счетных импульсов, пропорциональное τcp, пересчитывается в блок 40 регистрации. По зафиксированному в цифровом коде значению τcpоднозначно определяетcя угол прихода радиоволны β .The voltage u pr1 (t) (see Fig. 2, b) from the output of the intermediate frequency amplifier 5 is simultaneously supplied to the input of the amplitude detector 35, which selects its envelope (see Fig. 2, c). The latter enters the input of the differentiating circuit 36, at the input of which two differently short short pulses are formed (see Fig. 2, d). Moreover, with a short positive pulse, the counter-divider 39 is restored to the initial (zero) state, and with a negative short pulse, the number of counting pulses proportional to τ cp is recalculated to the registration unit 40. The value of τ cp fixed in the digital code uniquely determines the angle of arrival of the radio wave β.
Таким образом, предлагаемый приемник по сравнению с прототипом обеспечивает точную и однозначную пеленгацию источника излучения ФМнсигналов. Причем высокая точность пеленгации достигается увеличением измерительной базы d, а возникающая при этом неоднозначность отсчета угловой координаты устраняется квадратурной корреляционной обработкой принимаемых ФМн сигналов, при которой измеряется среднее время задержки τcp в цифровом коде. По измеренному значению τcp однозначно определяется угол прихода β радиоволны. Тем самым функциональные возможности панорамного приемника расширены.Thus, the proposed receiver in comparison with the prototype provides accurate and unambiguous direction finding of the radiation source FM n signals. Moreover, the high accuracy of direction finding is achieved by increasing the measuring base d, and the resulting ambiguity in reading the angular coordinate is eliminated by quadrature correlation processing of the received FM n signals, at which the average delay time τ cp in the digital code is measured. The measured value of τ cp uniquely determines the angle of arrival β of the radio wave. Thus, the functionality of the panoramic receiver is expanded.
Кроме того, представление результатов пеленгации в цифровом коде обеспечивает их длительное хранение, передачу на большие расстояния по каналам связи и сопряжение с вычислительной техникой. (56) Авторское свидетельство СССР 1661661, кл. G 01 R 23/00, 1990. In addition, the presentation of direction finding results in digital code ensures their long-term storage, long-distance transmission via communication channels and interfacing with computer technology. (56) Copyright certificate of the USSR 1661661, cl. G 01 R 23/00, 1990.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000996 RU2010244C1 (en) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Panoramic receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000996 RU2010244C1 (en) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Panoramic receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010244C1 true RU2010244C1 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=21585033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5000996 RU2010244C1 (en) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Panoramic receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2010244C1 (en) |
-
1991
- 1991-08-14 RU SU5000996 patent/RU2010244C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2837738A (en) | Passive range measuring device | |
US3730628A (en) | Electronic distance measuring method and apparatus | |
RU2518428C2 (en) | Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method | |
Ables et al. | A 1024− channel digital correlator | |
US4135243A (en) | Single sampler heterodyne method for wideband frequency measurement | |
RU2290658C1 (en) | Phase mode of direction finding and phase direction finder for its execution | |
CA1210838A (en) | Pulse radar apparatus | |
RU2010244C1 (en) | Panoramic receiver | |
US3641447A (en) | Phase shift detector | |
US3568198A (en) | Correlation curvature radar | |
RU2296432C1 (en) | Method for autocorrelation receipt of noise-like signals | |
US3991418A (en) | Electromagnetic wave direction finding using Doppler techniques | |
RU2267137C1 (en) | Monopulse radar station | |
RU2427853C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method | |
RU2005994C1 (en) | Indication device | |
RU2071067C1 (en) | Phasemeter | |
USH292H (en) | Apparatus for the detection of angles-of-arrival of radio frequency signals | |
RU2010245C1 (en) | Panoramic receiver | |
RU2175770C1 (en) | Phase method of direction finding and phase direction finder for its realization | |
RU2009512C1 (en) | Oscillographic spectrum analyzer | |
RU2003989C1 (en) | Oscillographic phase meter | |
RU2079148C1 (en) | Multichannel receiver indicator of satellite radionavigational systems | |
RU2044407C1 (en) | Device for detecting pulse signals modulated in pulse structure | |
SU1744469A2 (en) | Indicating device | |
RU1812430C (en) | Indication unit |