RU2143707C1 - Phase direction finder - Google Patents
Phase direction finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143707C1 RU2143707C1 RU98110984A RU98110984A RU2143707C1 RU 2143707 C1 RU2143707 C1 RU 2143707C1 RU 98110984 A RU98110984 A RU 98110984A RU 98110984 A RU98110984 A RU 98110984A RU 2143707 C1 RU2143707 C1 RU 2143707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- output
- antennas
- phase shifters
- receiver
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и радионавигации, в частности к пеленгаторам для определения направления с измерением фазового сдвига сигналов, снимаемых с разнесенных антенн. The invention relates to the field of radar and radio navigation, in particular to direction finders for determining the direction with measuring the phase shift of signals recorded from spaced antennas.
Известны фазовые пеленгаторы, действие которых основано на формировании векторных сумм сигналов, принятых парой разнесенных антенн, со сдвигом их по фазе на фиксированные углы, кратные π/2. Оценка разности фаз сигналов, принятых антеннами, определяется по амплитудам четырех параллельно формируемых векторных сумм сигналов, соответствующих четырем значениям сдвига фаз между суммируемыми сигналами. Пеленгаторы данного вида описаны, например, в патенте США N 3.631.491, НКИ 343/113R, МКИ G 01 S 3/46 и в патенте Франции N 2.718.252, МКИ G 01 S 3/04 (заявка N 9403665 от 29.03.94). Known phase direction finders, the action of which is based on the formation of vector sums of signals received by a pair of spaced antennas, with a phase shift by fixed angles that are multiples of π / 2. An estimate of the phase difference of the signals received by the antennas is determined by the amplitudes of the four parallel-generated vector sums of signals corresponding to the four values of the phase shift between the summed signals. Direction finders of this type are described, for example, in US patent N 3.631.491, NKI 343 / 113R, MKI G 01 S 3/46 and in French patent N 2.718.252, MKI G 01 S 3/04 (application N 9403665 from 29.03. 94).
Наиболее близким к заявляемому является устройство пеленгации, описанное в патенте Франции N 2.718.252. Известное устройство содержит N антенн, формирователь четырех векторных сумм с высокочастотными коммутаторами входов и выходов, многоканальный приемник с детекторами огибающей и АЦП на выходах каждого канала, цифровой процессор. Недостатком известного устройства является низкая точность, обуславливаемая разбросом и нестабильностью передаточных характеристик фазосдвигающих и коммутационных высокочастотных элементов, а также сложность схемы построения. Технической задачей изобретения является повышение точности. Closest to the claimed is the direction finding device described in French patent N 2.718.252. The known device contains N antennas, a shaper of four vector sums with high-frequency switches of inputs and outputs, a multi-channel receiver with envelope detectors and ADCs at the outputs of each channel, a digital processor. A disadvantage of the known device is the low accuracy, due to the spread and instability of the transfer characteristics of the phase-shifting and switching high-frequency elements, as well as the complexity of the construction scheme. An object of the invention is to increase accuracy.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство пеленгации, содержащее N антенн и последовательно соединенные приемник с детектором огибающей и АЦП на выходе и цифровой процессор, введены N управляемых дискретных фазовращателей с числом позиций по сдвигу фазы М больше двух и с дискретностью по сдвигу фазы 2π/M, блок управления фазовращателями, высокочастотный сумматор с N входами, при этом управляемые дискретные фазовращатели включены соответственно между выходами антенн и входами высокочастотного сумматора, выход которого соединен со входом приемника, управляющие входы фазовращателей соединены соответственно с N выходами блока управления фазовращателями, вход сигнала синхронизации которого соединен с выходом сигнала синхронизации цифрового процессора, вырабатывающего результат измерения разности фаз сигналов φm,n по каждой требуемой m-ой, n-ой паре антенн по алгоритму:
(1)
где: i = 1, 2,... (MN-1), MN - текущий номер комбинаций фазовых сдвигов в фазовращателях, последовательно устанавливаемых в течение рабочего цикла;
(γm-γn)i- разность фазовых сдвигов в фазовращателях m-ой, n-ой пары антенн;
xi - отсчет с выхода АЦП приемника при i-ой комбинации фазовых сдвигов в фазовращателях.The solution to this problem is achieved by the fact that in the direction finding device containing N antennas and serially connected to the receiver with an envelope detector and an ADC at the output and a digital processor, N controlled discrete phase shifters with the number of positions on the phase shift M more than two and with a resolution of 2π / M, phase shifter control unit, high-frequency adder with N inputs, while controlled discrete phase shifters are connected respectively between the antenna outputs and the inputs of the high-frequency adder, the output of which connected to the receiver input, control inputs of the phase shifters respectively connected to N-output signal phase shifters control unit, the clock input coupled to an output of the digital processor clock signal, generating output signals of a phase difference measurement φ m, n for each desired m-th, n-th pair antennas according to the algorithm:
(1)
where: i = 1, 2, ... (M N -1), M N - the current number of combinations of phase shifts in the phase shifters, sequentially set during the duty cycle;
(γ m -γ n ) i is the difference in phase shifts in the phase shifters of the mth, nth pair of antennas;
x i - readout from the output of the ADC receiver at the i-th combination of phase shifts in the phase shifters.
Работа предлагаемого пеленгатора поясняется блок-схемой и описанием принципа действия. На блок-схеме обозначено:
1 - антенна; 2 - управляемый дискретный фазовращатель; 3 - блок управления фазовращателями; 4 - высокочастотный сумматор; 5 - приемник с детектором огибающей и АЦП на выходе; 6 - цифровой процессор.The work of the proposed direction finder is illustrated by a block diagram and a description of the principle of action. The block diagram indicates:
1 - antenna; 2 - controlled discrete phase shifter; 3 - phase shifter control unit; 4 - high-frequency adder; 5 - receiver with envelope detector and ADC at the output; 6 - digital processor.
Управляемые дискретные фазовращатели 2 включены между выходами антенн и соответственно входами высокочастотного сумматора 4. Приемник с детектором огибающей и АЦП на выходе 5 включен между выходом высокочастотного сумматора 4 и входом цифрового процессора 6. Первый выход цифрового процессора 6 является выходом результата измерения. Второй выход цифрового процессора 6 является выходом сигнала синхронизации и соединен со входом сигнала синхронизации блока управления 3. Выходы блока управления 3 соединены с управляющими входами управляемых дискретных фазовращателей 2. Controlled discrete phase shifters 2 are connected between the outputs of the antennas and, respectively, the inputs of the high-frequency adder 4. A receiver with an envelope detector and an ADC at the output 5 is connected between the output of the high-frequency adder 4 and the input of the digital processor 6. The first output of the digital processor 6 is the output of the measurement result. The second output of the digital processor 6 is the output of the synchronization signal and is connected to the input of the synchronization signal of the control unit 3. The outputs of the control unit 3 are connected to the control inputs of the controlled discrete phase shifters 2.
Антенны выполнены в виде слабонаправленных излучателей, ширина диаграммы направленности которых перекрывает ожидаемый диапазон углов пеленга. Фазовращатели выполнены на ферритах либо на полупроводниковых диодах с электронным управлением. Блок управления выполнен на основе двоичного регистра либо счетчика с формирователями токов или напряжений на выходах разрядов. Antennas are made in the form of weakly directed emitters, the beam pattern of which covers the expected range of bearing angles. Phase shifters are made on ferrites or on electronically controlled semiconductor diodes. The control unit is made on the basis of a binary register or counter with shapers of currents or voltages at the outputs of the bits.
Устройство работает циклами, состоящими из последовательных тактов. В каждом i-ом такте рабочего цикла цифровой процессор 6 выдает в блок управления фазовращателями 3 сигнал синхронизации, содержащий номер i данного такта. Блок управления 3 вырабатывает комбинацию токов и напряжений, необходимую для установки в управляемых дискретных фазовращателях 2 определенной комбинации фазовых сдвигов, соответствующей номеру i данного такта. После окончания переходных процессов в управляемых фазовращателях и в приемнике цифровой процессор 6 считывает очередной i-ый отсчет амплитуды огибающей сигнала xi с выхода приемника, запоминает его и выдает сигнал синхронизации, содержащий номер нового (i + 1)-го такта. После окончания всех тактов рабочего цикла, общее число которых равно числу всех возможных комбинаций состояний фазовращателей, цифровой процессор вычисляет оценки разностей фаз сигналов по всем требуемым парам антенн в соответствии с алгоритмом (1).The device operates in cycles consisting of consecutive clock cycles. In each i-th cycle of the operating cycle, the digital processor 6 issues a synchronization signal containing the number i of this cycle to the phase shifter control unit 3. The control unit 3 generates a combination of currents and voltages necessary for the installation in the controlled discrete phase shifters 2 of a certain combination of phase shifts corresponding to the number i of this cycle. After the end of the transient processes in the controlled phase shifters and in the receiver, the digital processor 6 reads the next i-th sample of the amplitude of the envelope of the signal x i from the output of the receiver, remembers it and issues a synchronization signal containing the number of the new (i + 1) -th clock. After the end of all clock cycles, the total number of which is equal to the number of all possible combinations of phase shifter states, the digital processor calculates estimates of the signal phase differences for all required antenna pairs in accordance with algorithm (1).
Предполагается, что время цикла измерения существенно меньше времени корреляции сигнала по амплитуде. It is assumed that the measurement cycle time is significantly shorter than the amplitude correlation time of the signal.
Работа предлагаемого устройства базируется на использовании зависимости напряжения x на выходе квадратичного детектора огибающей суммы N высокочастотных сигналов от их амплитуд ak, начальных фаз φk и от значений фазовых сдвигов γk в фазовращателях. Эта зависимость описывается выражением:
(2)
При наличии необходимого набора известных величин γk,l= γk-γl выражения (2) образуют систему уравнений, которая может быть решена относительно неизвестных величин φk,l= φk-φl.
В предлагаемом устройстве используются M позиционные фазовращатели с дискретом по сдвигу фазы 2π/M, M - целое число больше двух. В каждом рабочем цикле производится установка всех возможных комбинаций состояний фазовращателей в N каналах. При указанных условиях решение системы уравнений вида (2) соответствует алгоритму (1), реализуемому цифровым процессором.The operation of the proposed device is based on using the dependence of the voltage x at the output of the quadratic envelope detector of the sum N of high-frequency signals on their amplitudes a k , initial phases φ k and on phase shifts γ k in phase shifters. This dependence is described by the expression:
(2)
Given the necessary set of known values of γ k, l = γ k -γ l, expressions (2) form a system of equations that can be solved with respect to unknown quantities φ k, l = φ k -φ l .
The proposed device uses M positional phase shifters with a discrete phase shift of 2π / M, M is an integer greater than two. In each duty cycle, all possible combinations of phase shifter states are set in N channels. Under these conditions, the solution of a system of equations of the form (2) corresponds to the algorithm (1) implemented by a digital processor.
Благодаря симметрии входной части предлагаемого устройства достигается эффект балансного подавления влияния амплитудных и фазовых погрешностей фазовращателей на результат измерения пеленга. Due to the symmetry of the input part of the proposed device, the effect of balanced suppression of the influence of amplitude and phase errors of phase shifters on the measurement result of the bearing is achieved.
Предлагаемое устройство может найти применение для фазового пеленгования источников узкополосных сигналов в плоскости либо в пространстве. The proposed device can be used for phase direction finding sources of narrowband signals in the plane or in space.
Claims (1)
где i=1,2,...(MN-1);
MN - текущий номер комбинаций фазовых сдвигов в фазовращателях, последовательно устанавливаемых в течение рабочего цикла;
(γm-γn) - разность фазовых сдвигов в фазовращателях m-ой, n-ой пары антенн;
Xi - отсчет с выхода АЦП приемника при i-ой комбинации фазовых сдвигов в фазовращателях.A phase direction finder containing N antennas and a series-connected receiver, with a bending detector and an ADC at the output, and a digital processor, characterized in that N controlled discrete phase shifters with the number of M phase positions greater than two and with a 2πM phase shift discrete are introduced into it, a phase shifter control unit, a high-frequency adder with N inputs, while controlled discrete phase shifters are included respectively between the antenna outputs and the inputs of the high-frequency adder, the output of which is connected to the receiver input, the control inputs of the phase shifters are connected respectively to the N outputs of the phase shifter control unit, the input of the synchronization signal of which is connected to the output of the synchronization signal of the digital processor, which generates the result of measuring the phase difference of the signals φ m, n for each required mth, nth pair of direction finding antennas according to algorithm I
where i = 1,2, ... (M N -1);
M N - the current number of combinations of phase shifts in the phase shifters, sequentially set during the duty cycle;
(γ m -γ n ) is the difference in phase shifts in the phase shifters of the mth, nth pair of antennas;
X i - countdown from the output of the ADC receiver at the i-th combination of phase shifts in the phase shifters.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110984A RU2143707C1 (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Phase direction finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110984A RU2143707C1 (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Phase direction finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143707C1 true RU2143707C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=20207044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98110984A RU2143707C1 (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Phase direction finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143707C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736543C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Radio-photonic phase direction finder |
-
1998
- 1998-06-11 RU RU98110984A patent/RU2143707C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТИИЭР, 1988, N 12, т.76, с.28-30. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736543C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Radio-photonic phase direction finder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230008565A1 (en) | Radar apparatus and radar method | |
US5343212A (en) | (AOA/LBI) emitter ranging method and apparatus | |
RU2407025C2 (en) | Weakening of phase multipath propagation | |
Gonzalez et al. | Doppler ambiguity resolution for binary-phase-modulated MIMO FMCW radars | |
JP7023247B2 (en) | Radar device | |
US3852749A (en) | Radiolocation system | |
RU2596018C1 (en) | Method for amplitude direction finding of radio signal sources | |
US6272441B1 (en) | Method for determining the pulse response of a broad band linear system and a measuring circuit for carrying out the method | |
EP0291337A2 (en) | Coherent pulse radar system | |
RU2337373C1 (en) | Method for azimuth resolution of moving targets, method for surveillance pulse radar set operation in azimuth resolution mode for moving targets, and radar system for method implementation | |
RU2143707C1 (en) | Phase direction finder | |
JP7345099B2 (en) | Radar device and radar method | |
CN214953775U (en) | Detection circuit for timing error | |
Lin et al. | Joint frequency and angle of arrival estimation using the Chinese Remainder Theorem | |
RU2403582C1 (en) | Phase radio direction finder | |
AU2013272236B2 (en) | Wideband low latency repeater and methods | |
Lindner et al. | ADC depending limitations for Six-Port based distance measurement systems | |
JP5160022B2 (en) | Pulse radar equipment | |
RU2231806C2 (en) | Method for estimation of current co-ordinates of source of radio emission | |
Sahr et al. | Removal of aliasing in pulse-to-pulse Doppler radar measurements | |
Sichani et al. | Waveform Selection for FMCW and PMCW 4D-Imaging Automotive Radar Sensors | |
RU2287839C2 (en) | Device for mono-impulse measurement of bearing of radio signals sources | |
SU970262A1 (en) | Two-channel phase meter | |
US20240192349A1 (en) | Radar apparatus and radar method | |
RU2175770C1 (en) | Phase method of direction finding and phase direction finder for its realization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100915 |