RU2427853C1 - Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method - Google Patents

Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method Download PDF

Info

Publication number
RU2427853C1
RU2427853C1 RU2010110448/09A RU2010110448A RU2427853C1 RU 2427853 C1 RU2427853 C1 RU 2427853C1 RU 2010110448/09 A RU2010110448/09 A RU 2010110448/09A RU 2010110448 A RU2010110448 A RU 2010110448A RU 2427853 C1 RU2427853 C1 RU 2427853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
output
input
voltage
multiplier
Prior art date
Application number
RU2010110448/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Адамович Заренков (RU)
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков (RU)
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Original Assignee
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Адамович Заренков, Дмитрий Вячеславович Заренков, Виктор Иванович Дикарев filed Critical Вячеслав Адамович Заренков
Priority to RU2010110448/09A priority Critical patent/RU2427853C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2427853C1 publication Critical patent/RU2427853C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: phase direction finder which realises the disclosed phase direction finding method has receiving antennae, three receivers, a reference generator, a pulse generator, an electronic switch, two 90 phase changers, three phase detectors, an indicator, a heterodyne, a mixer, an intermediate frequency amplifier, three multipliers, three band-pass filters, a delay line, two squaring devices, a scaling multiplier and a subtractor, connected to each other in certain way. ^ EFFECT: broader functional capabilities of the method and device through accurate and unambiguous determination of the elevation angle of a signal source onboard aircraft. ^ 2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к области радиоэлектроники и могут быть использованы для определения угловых координат источников излучения сложных сигналов.The proposed method and device relates to the field of electronics and can be used to determine the angular coordinates of the radiation sources of complex signals.

Известны фазовые способы пеленгации и фазовые пеленгаторы (патенты РФ №№2.003.131, 2.006.872, 2.010.258, 2.012.010, 2.134.429, 2.155.352, 2.175.770, 2.290.658, 2.311.656; патенты Германии №№2.127.087, 2.710.955; патенты Великобритании №№1.395.599, 1.598.325; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. М.: Сов. радио, 1979; Космические радиотехнические комплексы. Под ред. С.И.Бычкова. - М.: Сов. радио, 1967, с.130-138, и другие).Known phase direction finding methods and phase direction finders (RF patents Nos. 2,003.131, 2.006.872, 2.010.258, 2.012.010, 2.134.429, 2.155.352, 2.175.770, 2.290.658, 2.311.656; German patents No. 2.127.087, 2.710.955; UK patents No. 1.395.599, 1.598.325; Kinkulkin I.E. et al. Phase method for determining coordinates. M: Sov. Radio, 1979; Space radio engineering complexes. Ed. S.I. Bychkova. - M .: Sov. Radio, 1967, p.130-138, and others).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления» (патент РФ №2.290.658, G01S 3/46, 2005), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are the "Phase direction finding method and phase direction finder for its implementation" (RF patent No. 2.290.658, G01S 3/46, 2005), which are selected as prototypes.

Известные технические решения инвариантны к нестабильности несущей частоты принимаемых сигналов, виду их модуляции (манипуляции) и ширине спектра, а точное и однозначное измерение угловой координаты α осуществляется на частоте Ω опорного генератора.Known technical solutions are invariant to instability of the carrier frequency of the received signals, the type of modulation (manipulation) and the width of the spectrum, and the exact and unambiguous measurement of the angular coordinate α is carried out at a frequency Ω of the reference oscillator.

Однако известные технические решения обеспечивают точное и однозначное измерение угловой координаты α (азимут) наземного источника излучения сигнала только в одной горизонтальной (азимутальной) плоскости и не позволят определить угол места β источника излучения сигнала, размещенного на борту летательного аппарата (самолет, вертолет, дирижабль, зонд и т.п.).However, the known technical solutions provide accurate and unambiguous measurement of the angular coordinate α (azimuth) of the ground-based signal source in only one horizontal (azimuthal) plane and will not allow determining the elevation angle β of the signal source located on board the aircraft (airplane, helicopter, airship, probe, etc.).

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа и устройства путем точного и однозначного определения угла места источника излучения сигнала, размещенного на борту летательного аппарата.An object of the invention is to expand the functionality of the method and device by accurately and unambiguously determining the elevation angle of the signal radiation source located on board the aircraft.

Поставленная задача решается тем, что фазовый способ пеленгации, основанный в соответствии с ближайшим аналогом на приеме сигналов, усилении и ограничении их по амплитуде, сравнении сигналов, прошедших два канала, по фазе, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, устанавливают в азимутальной плоскости n приемных антенн по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения с угловой скоростью Ω вокруг приемной антенны, размещенной в центре окружности, коммутируют приемные антенны, размещенные по окружности, поочередно с частотой Ω, сигнал, принимаемый антенной, размещенной в центре окружности, преобразуют по частоте, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с сигналами, поочередно принимаемыми n приемными антеннами, расположенными по окружности, выделяют фазомодулированное напряжение, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω и сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, одновременно фазомодулированное напряжение подвергают автокорреляционной обработке, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω, сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, отличается от ближайшего аналога тем, что устанавливают в угломестной плоскости вторую приемную антенну на расстоянии d2 от первой приемной антенны, принимают на нее сигнал, усиливают и ограничивают его по амплитуде, перемножают с напряжением промежуточной частоты, выделяют гармоническое напряжение на частоте гетеродина, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй приемными антеннами, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости, указанное напряжение возводят в квадрат, одновременно исходное напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, сдвигают по фазе на 90°, возводят его в квадрат, перемножают с исходным напряжением, пропорциональным разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, с использованием масштабирующего коэффициента, равного трем, и вычитают полученное произведение из исходного напряжения, пропорционального разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости.The problem is solved in that the phase direction finding method, based in accordance with the closest analogue on receiving signals, amplifying and limiting them in amplitude, comparing signals transmitted through two channels, in phase, while the signal of one of the channels is pre-shifted in phase by 90 ° , set in the azimuthal plane n of the receiving antennas around a circle of radius d with the possibility of their electronic rotation with an angular velocity Ω around a receiving antenna located in the center of the circle, receiving antennas are placed along circles, alternately with frequency Ω, the signal received by the antenna located in the center of the circle is converted in frequency, the intermediate frequency voltage is isolated, it is multiplied with signals alternately received by n receiving antennas located around the circle, the phase-modulated voltage is isolated, it is multiplied with the local oscillator voltage , select a low-frequency voltage with a frequency Ω and compare it in phase with the reference voltage, forming an accurate, but ambiguous direction finding scale of the signal source, simultaneously continuously phase-modulated voltage is subjected to autocorrelation processing emit low-frequency voltage with the frequency Ω, comparing its phase with the reference voltage to form a rough but unambiguous scale DF source signal radiation is different from the closest analog that is installed in the elevation plane of a second receiving antenna at a distance d 2 from the first reception antenna receiving a signal on it, amplify and limit the amplitude is multiplied with the intermediate frequency voltage harmonic isolated voltage at the local oscillator frequency, multiply it with the local oscillator voltage, isolate the voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second receiving antennas, forming a rough but unambiguous direction finding scale for the signal source in the elevation plane, the voltage indicated is squared, at the same time the initial voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas, phase shifted by 90 °, squared, multiplied with the original voltage m proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas using a scaling factor of three and subtract the resulting product from the initial voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas, forming an accurate but ambiguous source direction finding scale radiation signal in elevation plane.

Фазовый пеленгатор, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, линию задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, первый фазовращатель на 90°, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, и индикатор, последовательно включенные опорный генератор, генератор импульсов, электронный коммутатор, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн, размещенных по окружности радиусом d с возможностью электронного вращения вокруг первой приемной антенны, размещенной в центре окружности, и второй приемник, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, последовательно подключенные к выходу первого полосового фильтра второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, второй полосовой фильтр и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с третьим выходом опорного генератора, а выход подключен к второму входу индикатора, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен второй приемной антенной, третьим приемником, третьим перемножителем, третьим полосовым фильтром, четвертым фазовым детектором, двумя квадраторами, вторым фазовращателем на 90°, масштабирующим перемножителем и вычитателем, причем к выходу второй приемной антенны последовательно подключены третий приемник, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, третий полосовой фильтр, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый квадратор и вычитатель, выход которого соединен с третьим входом индикатора, четвертый вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, к выходу четвертого фазового детектора последовательно подключены второй фазовращатель на 90°, второй квадратор и масштабирующий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, а выход подключен к второму входу вычитателя, вторая приемная антенна установлена в азимутальной плоскости на расстоянии d2 от первой приемной антенны.Phase direction finder containing, in accordance with the closest analogue, a first receiving antenna connected in series, a first receiver, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, an intermediate frequency amplifier, a first multiplier, a first bandpass filter, a delay line, a second phase detector, the second input of which is connected with the output of the first bandpass filter, the first phase shifter 90 °, the first phase detector, the second input of which is connected to the second output of the reference generator, and an indicator, sequentially in a reference generator, a pulse generator, an electronic switch, n inputs of which are connected to the outputs of n receiving antennas arranged around a circle of radius d with the possibility of electronic rotation around the first receiving antenna located at the center of the circle, and a second receiver, the output of which is connected to the second input of the first multipliers, connected in series to the output of the first bandpass filter, a second multiplier, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, a second bandpass filter and a third phase detector p, the second input of which is connected to the third output of the reference generator, and the output is connected to the second input of the indicator, differs from the closest analogue in that it is equipped with a second receiving antenna, a third receiver, a third multiplier, a third bandpass filter, a fourth phase detector, two quadrators, a second 90 ° phase shifter, a scaling multiplier and a subtractor, and a third receiver, a third multiplier, the second input of which is connected to the output of intermediate frequency amplifier, third bandpass filter, fourth phase detector, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, the first quadrator and subtractor, the output of which is connected to the third input of the indicator, the fourth input of which is connected to the output of the fourth phase detector, are connected to the output of the fourth phase detector in series a second 90 ° phase shifter, a second quadrator and a scaling multiplier, the second input of which is connected to the output of the fourth phase detector, and the output is connected to the second the subtractor, the second receiving antenna is installed in the azimuthal plane at a distance d 2 from the first receiving antenna.

Структурная схема фазового пеленгатора, реализующего предлагаемый фазовый способ пеленгации, представлена на фиг.1. Взаимное расположение приемных антенн 1, 21, 2i·(i=1, 2, …, n) и источника радиоизлучений ИРИ показано на фиг.2.The structural diagram of the phase direction finder that implements the proposed phase direction finding method, is presented in figure 1. The relative position of the receiving antennas 1, 21, 2i · (i = 1, 2, ..., n) and the radio emission source of the IRI is shown in FIG. 2.

Фазовый пеленгатор содержит последовательно включенные первую приемную антенну 1, первый приемник 3, смеситель 12, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, усилитель 13 промежуточной частоты, первый перемножитель 14, первый полосовой фильтр 15, линию задержки 16, второй фазовый детектор 17, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра 15, первый фазовращатель 8 на 90°, первый фазовый детектор 9, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора 5, и индикатор 10. К первому выходу опорного генератора 5 последовательно подключен генератор 6 импульсов, электронный коммутатор 7, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн 2.i·(i=1,2, …, n), размещенных по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения со скоростью Ω вокруг первой приемной антенны 1, размещенной в центре окружности, и второй приемник 4, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя 14. К выходу первого полосового фильтра 15 последовательно подключены второй перемножитель 18, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, второй полосовой фильтр 19 и третий фазовый детектор 20, второй вход которого соединен с третьим выходом опорного генератора 5, а выход подключен к второму входу индикатора 10.The phase direction finder comprises in series a first receiving antenna 1, a first receiver 3, a mixer 12, a second input of which is connected to the output of the local oscillator 11, an intermediate frequency amplifier 13, a first multiplier 14, a first band-pass filter 15, a delay line 16, a second phase detector 17, and a second the input of which is connected to the output of the first band-pass filter 15, the first phase shifter 8 by 90 °, the first phase detector 9, the second input of which is connected to the second output of the reference generator 5, and the indicator 10. To the first output of the reference generator 5, a pulse generator 6, an electronic switch 7, n inputs of which are connected to the outputs of n receiving antennas 2.i · (i = 1,2, ..., n) arranged in a circle of radius d with the possibility of their electronic rotation with speed Ω around the first receiving antenna 1, located in the center of the circle, and the second receiver 4, the output of which is connected to the second input of the first multiplier 14. The second multiplier 18 is connected in series to the output of the first bandpass filter 15, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 11, the second polo oic third filter 19 and phase detector 20, a second input coupled to a third output of the reference oscillator 5 and the output connected to the second input 10 of the indicator.

К выходу второй приемной антенны 21 последовательно подключены третий приемник 22, третий перемножитель 23, второй вход которого соединен с выходом усилителя 13 промежуточной частоты, третий полосовой фильтр 24, четвертый фазовый детектор 25, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, первый квадратор 26 и вычитатель 30, выход которого подключен к третьему входу индикатора 10, четвертый вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора 25. К выходу четвертого фазового детектора 25 последовательно подключен второй фазовращатель 27 на 90°, второй квадратор 28 и масштабирующий перемножитель 29, второй вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора 25, а выход подключен к второму входу вычитателя 30.The third receiver 22, the third multiplier 23, the second input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier 13, the third pass filter 24, the fourth phase detector 25, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 11, the first square 26 and a subtractor 30, the output of which is connected to the third input of the indicator 10, the fourth input of which is connected to the output of the fourth phase detector 25. A second phase rotation is connected in series to the output of the fourth phase detector 25 a device 27 by 90 °, a second quadrator 28 and a scaling multiplier 29, the second input of which is connected to the output of the fourth phase detector 25, and the output is connected to the second input of the subtractor 30.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Принимаемые сложные сигналы, например, с фазовой манипуляцией (ФМн):Received complex signals, for example, with phase shift keying (PSK):

U1(t)=Vc·cos[(ωc±Δω)·t+φk(t)+φ1],U 1 (t) = Vc · cos [(ωc ± Δω) · t + φk (t) + φ 1 ],

U2(t)=Vc·cos[(ωc±Δω)·t+φk(t)+φ1+2π(d/λ)·cos(Ω·t-α)],U 2 (t) = Vc · cos [(ωc ± Δω) · t + φk (t) + φ 1 + 2π (d / λ) · cos (Ω · t-α)],

U3(t)=Vc·cos[(ωc±Δω)·t+φk(t)+φ2], 0≤t≤Tc,U 3 (t) = Vc · cos [(ωc ± Δω) · t + φk (t) + φ 2 ], 0≤t≤Tc,

где Vc, ωc, φ1, φ2, Tc - амплитуда, несущая частота, начальные фазы и длительность сигналов;where Vc, ωc, φ 1 , φ 2 , Tc - amplitude, carrier frequency, initial phases and signal duration;

±Δω - нестабильность несущей частоты сигналов, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера;± Δω - instability of the carrier frequency of the signals due to various destabilizing factors, including the Doppler effect;

φk(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом, причем φk(t)=const при k·τэ<t<(k+1)·τэ и может изменяться скачком при t=k·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N-1);φk (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code, and φk (t) = const for k · τэ <t <(k + 1) · τэ and can change abruptly at t = k · τэ, i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс·(Тс=N·τэ);τe, N - duration and number of chips that make up a signal of duration Tc · (Tc = N · τe);

d - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 2.i·(i=1, 2, …, n) (измерительная база);d is the radius of the circle on which the receiving antennas are located 2.i · (i = 1, 2, ..., n) (measuring base);

Ω - скорость электронного вращения приемных антенн 2.i-(i=1, 2, …, n) вокруг приемной антенны 1;Ω is the speed of electronic rotation of the receiving antennas 2.i- (i = 1, 2, ..., n) around the receiving antenna 1;

α - пеленг (азимут) на источник излучения сигнала;α - bearing (azimuth) to the signal source;

с выходов приемных антенн 1, 2.i·(i=1, 2, …, n) и 21 непосредственно и через электронный коммутатор 7 поступают на входы приемников 3, 4 и 22, а затем на первые входы смесителя 12, перемножителей 14 и 23 соответственно. На второй вход смесителя 12 с выхода гетеродина 11 поступает напряжение:from the outputs of the receiving antennas 1, 2.i · (i = 1, 2, ..., n) and 21 directly and through the electronic switch 7 are fed to the inputs of the receivers 3, 4 and 22, and then to the first inputs of the mixer 12, the multipliers 14 and 23 respectively. The second input of the mixer 12 from the output of the local oscillator 11 receives the voltage:

Uг(t)=Vг·cos(ωг·t+φг].Uг (t) = Vг · cos (ωг · t + φ г ].

На выходе смесителя 12 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 13 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты:At the output of the mixer 12, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 13 is allocated the voltage of the intermediate (differential) frequency:

Uпр(t)=Vпр·cos[(ωпр±Δω)·t+φk(t)+φпр], 0≤t≤Tc,Upr (t) = Vpr · cos [(ωpr ± Δω) · t + φk (t) + φpr], 0≤t≤Tc,

где Vпp=1/2Vс·Vг;where Vpp = 1/2 Vc · Vr;

ωпр=ωс-ωг - промежуточная частота;ωpr = ωc-ωg - intermediate frequency;

φпр=φс-φг,φpr = φc-φg,

которое подается на вторые входы перемножителей 14 и 23. На выходе перемножителя 14 образуется фазомодулированное (ФМ) колебание на частоте ωг гетеродина 11:which is fed to the second inputs of the multipliers 14 and 23. At the output of the multiplier 14 is formed phase-modulated (FM) oscillation at a frequency ωg of the local oscillator 11:

U3(t)=V3·cos[ωг·t+φг+2π(d/λ)·cos(Ω·t-α)], 0≤t≤Tc,U 3 (t) = V 3 · cos [ωг · t + φг + 2π (d / λ) · cos (Ω · t-α)], 0≤t≤Tc,

где V3=1/2Vc·Vпp,wherein V 3 = 1/2 Vc · Vpp,

которое выделяется полосовым фильтром 15 и поступает на первые входы фазового детектора 17, линии задержки 16 и перемножителя 18. На второй вход последнего подается напряжение Uг(t) гетеродина 11. На выходе перемножителя 18 образуется гармоническое напряжение:which is allocated by a band-pass filter 15 and supplied to the first inputs of the phase detector 17, delay line 16 and multiplier 18. The second input of the latter is supplied with the voltage Ug (t) of the local oscillator 11. At the output of the multiplier 18, a harmonic voltage is generated:

U4(t)=V4·cos[2π(d/λ)·cos(Ω·t-α)], 0≤t≤Тс,U 4 (t) = V 4 · cos [2π (d / λ) · cos (Ω · t-α)], 0≤t≤Ts,

где V4=1/2V3·Vг; 4 where V = 1/2 · V 3, Vg;

которое выделяется полосовым фильтром 19 и поступает на первый вход фазового детектора 20. На второй вход фазового детектора 20 с третьего выхода опорного генератора 5 подается опорное напряжениеwhich is allocated by the band-pass filter 19 and supplied to the first input of the phase detector 20. The reference voltage is applied to the second input of the phase detector 20 from the third output of the reference generator 5

U0(t)=V0·cosΩ·t.U 0 (t) = V 0 cosΩ t.

На выходе фазового детектора 20 образуется напряжение:The output of the phase detector 20 produces a voltage:

1(λ)=Vн1·cosλ,Un 1 (λ) = Vn 1 cosλ,

где Vн1=1/2V4·V0,where Vr = 1 1/2 · V V 4 0,

которое фиксируется индикатором 10.which is fixed by indicator 10.

Так формируется шкала пеленгации источника излучения сигнала в азимутальной плоскости, которая является точной, но неоднозначной шкалой.This forms the direction finding scale of the signal source in the azimuthal plane, which is an accurate but ambiguous scale.

Одновременно фазоманипулированное колебание U3(t) подвергается автокорреляционной обработке с помощью автокоррелятора, состоящего из линии задержки 16 и фазового детектора 17.At the same time, the phase-manipulated oscillation U 3 (t) is subjected to autocorrelation processing using an autocorrelator consisting of a delay line 16 and a phase detector 17.

В фазоманипулированном напряжении U3(t) величина mφ=2π·d/λ, называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы от нулевого значения, происходящего при электронном вращении приемных антенн 2.i·(i=1, 2, …, n) вокруг приемной антенны 1.In the phase-manipulated voltage U 3 (t), the quantity m φ = 2π · d / λ, called the phase modulation index, characterizes the maximum value of the phase deviation from the zero value that occurs when the receiving antennas are electronically rotated 2.i · (i = 1, 2, ... , n) around the receiving antenna 1.

Приемные антенны 2.i·(i=1, 2, …, n) поочередно с частотой Ω коммутируются с помощью электронного коммутатора 7, управляемого n-фазным генератором 6 импульсов. Управляющие импульсы формируются генератором 6 импульсов из гармонического напряжения, вырабатываемого опорным генератором 5:Receiving antennas 2.i · (i = 1, 2, ..., n) are alternately switched with a frequency Ω using an electronic switch 7 controlled by an n-phase pulse generator 6. The control pulses are generated by the 6 pulse generator from the harmonic voltage generated by the reference generator 5:

U0(t)=V0·cosΩ·t.U 0 (t) = V 0 cosΩ t.

Однако при d/λ>1/2 наступает неоднозначность отсчета угла α. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения отношения d/λ обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазового пеленгатора. Кроме того, в диапазонах метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения d/λ часто не удается из-за конструктивных соображений.However, when d / λ> 1/2 ambiguity comes reference angle α. The elimination of this ambiguity by reducing the d / λ ratio usually does not justify itself, since the main advantage of the wide-base direction finder is lost. In addition, in the ranges of meter and especially decimeter waves, it is often not possible to take small d / λ values due to design considerations.

В связи с изложенным соображением возникает задача уменьшения индекса фазовой модуляции без уменьшения относительного размера измерительной базы d/λ. Это достигается автокорреляционной обработкой фазомодулированного напряжения U3(t) с помощью линии задержки 16 и фазового детектора 17. Причем время задержки τ линии задержки 16 выбирается таким, чтобы уменьшить индекс фазовой модуляции до величины:In connection with the stated reason, the problem arises of decreasing the phase modulation index without decreasing the relative size of the measuring base d / λ. This is achieved by autocorrelation processing of the phase-modulated voltage U 3 (t) using the delay line 16 and the phase detector 17. Moreover, the delay time τ of the delay line 16 is chosen so as to reduce the phase modulation index to the value:

1=2π·d1/λ,1 = 2π · d 1 / λ,

где d1<d,where d 1 <d,

при которой справедливо неравенство:in which the inequality is true:

d1/λ<1/2,d 1 / λ <1/2,

обеспечивающее однозначную пеленгацию источника излучения сигнала в азимутальной плоскости. На выходе фазового детектора 17 образуется гармоничное напряжение:providing unambiguous direction finding of the signal source in the azimuthal plane. The output of the phase detector 17 produces a harmonious voltage:

U5(t)=V5·cos(Ω·t-α)], 0≤t≤Tc,U 5 (t) = V 5 · cos (Ω · t-α)], 0≤t≤Tc,

где V5=1/2V32,wherein V 5 = 1/2 V 2 March,

которое через фазовращатель 8 на 90° поступает на первый вход фазового детектора 9, на второй вход которого с третьего выхода опорного генератора 5 подается опорное напряжение U0(t). На выходе фазового детектора 9 образуется напряжение:which through the phase shifter 8 through 90 ° enters the first input of the phase detector 9, the second input of which from the third output of the reference generator 5 is supplied with a reference voltage U 0 (t). The output of the phase detector 9 produces a voltage:

2(α)=Vн2·sinα,Un 2 (α) = V 2 2 sinα,

где Vн2=1/2V5·V0, 2 where Vr = 1/2 · V 5 V 0,

которое фиксируется индикатором 10.which is fixed by indicator 10.

Так формируется грубая, но однозначная шкала пеленгации источника излучения сигнала в азимутальной плоскости.This forms a rough but unambiguous scale of direction finding of the signal source in the azimuthal plane.

На второй вход перемножителя 23 с выхода усилителя 13 промежуточной частоты подается напряжения Uпp(t). На выходе перемножителя 23 образуется гармоническое напряжение на частоте ωг гетеродина 11:The second input of the multiplier 23 from the output of the intermediate frequency amplifier 13 is supplied with voltage Uпp (t). The output of the multiplier 23 produces a harmonic voltage at a frequency ωg of the local oscillator 11:

U6(t)=V6·cos(ωг·t+φг+Δφ), 0≤t≤Tc,U 6 (t) = V 6 · cos (ωг · t + φг + Δφ), 0≤t≤Tc,

где V6=1/2Vc·Vпp; 6 where V = 1/2 Vc · Vpp;

Δφ=φ21=2π·d2/λ·cosβ,Δφ = φ 21 = 2π · d 2 / λ · cosβ,

d2 - расстояние между приемными антеннами 1 и 21 (измерительная база);d 2 - the distance between the receiving antennas 1 and 21 (measuring base);

λ - длина волны;λ is the wavelength;

β - угол места источника радиоизлучений ИРИ;β is the elevation angle of the IRI radiation source;

которое выделяется полосовым фильтром 24 и поступает на первый вход фазового детектора 25, на второй вход которого подается напряжение Uг(t) гетеродина 11. На выходе фазового детектора 25 образуется напряжениеwhich is allocated by the band-pass filter 24 and supplied to the first input of the phase detector 25, the second input of which is supplied with the voltage Ug (t) of the local oscillator 11. A voltage is generated at the output of the phase detector 25

3(β)=Vн3·cosΔφ, 0≤t≤Тс,Un 3 (β) = Vn 3 · cosΔφ, 0≤t≤Ts,

где V3=1/2V6·Vг;wherein V 3 = 1/2 V 6 · Vr;

Δφ=2π·d2/λ·cosβ,Δφ = 2π · d 2 / λ · cosβ,

которое фиксируется индикатором. 10.which is fixed by the indicator. 10.

Так формируется грубая, но однозначная шкала пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости.This forms a rough but unambiguous scale of direction finding of the signal source in the elevation plane.

Одновременно напряжение Uн3(β) с выхода фазового детектора 25 поступает на входы первого квадратора 26 и второго фазовращателя 27 на 90°. На выходе квадратора 26, который представляет собой перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение Uн3(β), формируется следующее напряжение:At the same time, the voltage Un 3 (β) from the output of the phase detector 25 is supplied to the inputs of the first quadrator 26 and the second phase shifter 27 by 90 °. The output of the quadrator 26, which is a multiplier, the two inputs of which are supplied with the same voltage Un 3 (β), the following voltage is formed:

U7(β)=V7·cos2Δφ,U 7 (β) = V 7 cos 2 Δφ,

где V7=1/232, 7 where V = 1/2 VH March 2,

которое поступает на первый вход вычитателя 30.which is fed to the first input of the subtractor 30.

На выходе второго фазовращателя 27 на 90° образуется напряжение:The output of the second phase shifter 27 to 90 ° produces a voltage:

U8(β)=-Vн3·sinΔφ,U 8 (β) = - Vн 3 · sinΔφ,

которое поступает на два входа второго квадратора 28. На выходе последнего формируется напряжение:which is fed to the two inputs of the second quadrator 28. The voltage is formed at the output of the latter:

U9(β)=V9·sin2Δφ,U 9 (β) = V 9 sin 2 Δφ,

где V9=1/232. 9 where V = 1/2 VH 2 March.

Это напряжение поступает на первый вход масштабирующего перемножителя 29, на второй вход которого подается напряжение Uн3(β) с выхода фазового детектора 25. Масштабирующий коэффициент Км масштабирующего перемножителя 29 выбран равным 3 (Км=3). На выходе масштабирующего перемножителя 29 формируется напряжение:This voltage is supplied to the first input of the scaling multiplier 29, the second input of which is supplied with voltage Un 3 (β) from the output of the phase detector 25. The scaling factor Km of the scaling multiplier 29 is chosen equal to 3 (Km = 3). The output of the scaling multiplier 29 is formed voltage:

U10(β)=3V10·cosΔφ·sin2Δφ,U 10 (β) = 3V 10 cosΔφ sin 2 Δφ,

где V10=1/23·V9,where V 10 = 1/2 · V 3 Vh 9

которое поступает на второй вход вычитателя 30. На выходе последнего формируется напряжение:which goes to the second input of the subtractor 30. At the output of the last voltage is formed:

U11(β)=V11·cos3Δβ,U 11 (β) = V 11 cos3Δβ,

где V11=V7-3V10,where V 11 = V 7 -3V 10 ,

Δφ=2π·d2/λ·cosβ, 3Δφ=2π·3d2/λ·cosβ,Δφ = 2π · d 2 / λ · cosβ, 3Δφ = 2π · 3d 2 / λ · cosβ,

которое фиксируется индикатором 10. Это напряжение пропорционально утроенному значению разности фаз между сигналами, принимаемыми двумя приемными антеннами 1 и 21, и соответствует измерительной базе 3d2.which is fixed by indicator 10. This voltage is proportional to the triple value of the phase difference between the signals received by the two receiving antennas 1 and 21, and corresponds to the measuring base 3d 2 .

Так формируется точная, но неоднозначная шкала пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости. Причем между измерительными базами устанавливают следующее неравенство:Thus, an accurate, but ambiguous, direction-finding scale for the signal source in the elevation plane is formed. Moreover, between the measuring bases establish the following inequality:

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают точное и однозначное определение угла места источника излучения сигнала, размещенного на борту летательного аппарата (самолет, вертолет, дирижабль, зонд и т.п.). При этом используются две измерительные базы: малая d2 - грубая, но однозначная, и большая 3d2 - точная, но неоднозначная, между которыми устанавливают следующее неравенство:Thus, the proposed method and device in comparison with prototypes and other technical solutions of a similar purpose provide an accurate and unambiguous determination of the elevation angle of the radiation source of a signal placed on board an aircraft (aircraft, helicopter, airship, probe, etc.). In this case, two measuring bases are used: small d 2 - rough, but unequivocal, and large 3d 2 - accurate, but ambiguous, between which the following inequality is established:

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

Причем точную, но неоднозначную измерительную базу 3d2 формируют косвенным методом. Тем самым функциональные возможности способа и устройства расширены.Moreover, an accurate but ambiguous measuring base of 3d 2 is formed by an indirect method. Thus, the functionality of the method and device is expanded.

Claims (2)

1. Фазовый способ пеленгации, основанный на приеме сигналов, усилении и ограничении их по амплитуде, сравнении сигналов, прошедших два канала, по фазе, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, устанавливают в азимутальной плоскости n приемных антенн по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения с угловой скоростью Ω вокруг приемной антенны, размещенной в центре окружности, коммутируют приемные антенны, размещенные по окружности, поочередно с частотой Ω, сигнал, принимаемый антенной, размещенной в центре окружности, преобразуют по частоте, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с сигналами, поочередно принимаемыми n приемными антеннами, расположенными по окружности, выделяют фазомодулированное напряжение, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω и сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, одновременно фазомодулированное напряжение подвергают автокорреляционной обработке, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω, сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, отличающийся тем, что устанавливают в угломестной плоскости вторую приемную антенну на расстоянии d2 от первой приемной антенны, принимают на нее сигнал, усиливают и ограничивают его по амплитуде, перемножают с напряжением промежуточной частоты, выделяют гармоническое напряжение на частоте гетеродина, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй приемными антеннами, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости, указанное напряжение возводят в квадрат, одновременно исходное напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, сдвигают по фазе на 90°, возводят его в квадрат, перемножают с исходным напряжением, пропорциональным разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, с использованием масштабирующего коэффициента, равного трем, и вычитают полученное произведение из исходного напряжения, пропорционального разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, второй степени, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости.1. The phase direction finding method, based on receiving signals, amplifying and limiting them in amplitude, comparing signals transmitted through two channels in phase, while the signal of one of the channels is pre-phase shifted by 90 ° in phase, set n receiving antennas in the azimuth plane circles of radius d with the possibility of their electronic rotation with an angular velocity Ω around a receiving antenna located in the center of the circle, receive antennas are arranged around the circle, alternately with frequency Ω, the signal received by the antenna is placed at the center of the circle, it is converted in frequency, the intermediate frequency voltage is isolated, it is multiplied with signals alternately received by n receiving antennas located around the circle, the phase-modulated voltage is isolated, it is multiplied with the local oscillator voltage, the low-frequency voltage is isolated with the frequency Ω and the phase is compared in phase with a reference voltage, forming an accurate but ambiguous direction finding scale of the signal radiation source, simultaneously phase-modulated voltage is subjected to autocorrelation processing They select a low-frequency voltage with a frequency Ω, compare it in phase with the reference voltage, forming a rough but unambiguous direction finding scale for the signal source, characterized in that a second receiving antenna is installed in the elevation plane at a distance d 2 from the first receiving antenna, its signal, amplify and limit it in amplitude, multiply it with an intermediate frequency voltage, emit a harmonic voltage at the local oscillator frequency, multiply it with a local oscillator voltage, emit voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second receiving antennas, forming a rough but unambiguous direction finding scale of the signal source in the elevation plane, the indicated voltage is squared, at the same time, the initial voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas , phase shifted by 90 °, squared, multiplied with the initial voltage proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas, with and using a scaling factor of three, and the resulting product is subtracted from the initial voltage, proportional to the phase difference between the signals received by the first and second antennas, of the second degree, forming an accurate but ambiguous direction finding scale of the signal source in the elevation plane. 2. Фазовый пеленгатор, содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, линию задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, первый фазовращатель на 90°, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, и индикатор, последовательно включенные опорный генератор, генератор импульсов, электронный коммутатор, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн, размещенных по окружности радиусом d с возможностью электронного вращения вокруг первой приемной антенны, размещенной в центре окружности, и второй приемник, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, последовательно подключенные к выходу первого полосового фильтра второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, второй полосовой фильтр и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с третьим выходом опорного генератора, а выход подключен к второму входу индикатора, отличающийся тем, что он снабжен второй приемной антенной, третьим приемником, третьим перемножителем, третьим полосовым фильтром, четвертым фазовым детектором, двумя квадраторами, вторым фазовращателем на 90°, масштабирующим перемножителем и вычитателем, причем к выходу второй приемной антенны последовательно подключены третий приемник, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, третий полосовой фильтр, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый квадратор и вычитатель, выход которого соединен с третьим входом индикатора, четвертый вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, к выходу четвертого фазового детектора последовательно подключены второй фазовращатель на 90°, второй квадратор и масштабирующий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, а выход подключен к второму входу вычитателя, вторая приемная антенна установлена в азимутальной плоскости на расстоянии d2 от первой приемной антенны. 2. Phase direction finder containing a first receiving antenna in series, a first receiver, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, an intermediate frequency amplifier, a first multiplier, a first bandpass filter, a delay line, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the first band-pass filter, the first phase shifter 90 °, the first phase detector, the second input of which is connected to the second output of the reference oscillator, and an indicator, the reference oscillator connected in series, the generator a pulse torus, an electronic switch, n inputs of which are connected to the outputs of n receiving antennas arranged around a circle of radius d with the possibility of electronic rotation around the first receiving antenna located in the center of the circle, and a second receiver, the output of which is connected to the second input of the first multiplier, connected in series to the output of the first bandpass filter, a second multiplier, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, a second bandpass filter and a third phase detector, the second input of which is connected to a third output of the reference generator, and the output is connected to the second input of the indicator, characterized in that it is equipped with a second receiving antenna, a third receiver, a third multiplier, a third bandpass filter, a fourth phase detector, two quadrants, a second 90 ° phase shifter, a scaling multiplier and a subtractor moreover, a third receiver, a third multiplier, a second input of which is connected to an output of an intermediate frequency amplifier, a third bandpass filter, are sequentially connected to the output of the second receiving antenna p, a fourth phase detector, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, the first quadrator and subtractor, the output of which is connected to the third input of the indicator, the fourth input of which is connected to the output of the fourth phase detector, the second phase shifter 90 ° is connected in series to the output of the fourth phase detector, a second quadrator and a scaling multiplier, the second input of which is connected to the output of the fourth phase detector, and the output is connected to the second input of the subtractor, the second receiving antenna is installed in azimuthal plane at a distance d 2 from the first receiving antenna.
RU2010110448/09A 2010-03-10 2010-03-10 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method RU2427853C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010110448/09A RU2427853C1 (en) 2010-03-10 2010-03-10 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010110448/09A RU2427853C1 (en) 2010-03-10 2010-03-10 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2427853C1 true RU2427853C1 (en) 2011-08-27

Family

ID=44756869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010110448/09A RU2427853C1 (en) 2010-03-10 2010-03-10 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2427853C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518428C2 (en) * 2012-06-26 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
RU2519593C2 (en) * 2012-08-15 2014-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Phase direction finder
RU2603971C1 (en) * 2015-07-07 2016-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518428C2 (en) * 2012-06-26 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
RU2519593C2 (en) * 2012-08-15 2014-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Phase direction finder
RU2603971C1 (en) * 2015-07-07 2016-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2837738A (en) Passive range measuring device
RU2518428C2 (en) Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
US7667637B2 (en) System and method for radar detection of an object
CN103713286B (en) There is the high-resolution radio altimeter of positioning function and the method for measuring position
RU2365931C2 (en) Phase direction finding technique, phase direction-finder therefor
RU2427853C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2290658C1 (en) Phase mode of direction finding and phase direction finder for its execution
RU2435171C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
US3257638A (en) Doppler navigation system
RU2134429C1 (en) Phase direction finding method
RU2450283C1 (en) Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
US3975736A (en) Radio theodolite angle measuring apparatus
RU2449311C1 (en) Method for remote measurement of wind speed and direction
US3268895A (en) Radio range finders
RU2426143C1 (en) Method of phase direction finding and phase direction finder to this end
RU2155352C1 (en) Phase method for direction finding and phase direction finder
RU2637048C1 (en) Asteroid motion parameters determining system
RU2603971C1 (en) Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor
RU2595565C1 (en) Method of autocorrelation receiving noise-like signals
RU2465733C1 (en) Radio monitoring station
RU2321177C1 (en) Radio-technical surveillance station
RU2013135514A (en) Phase method of direction finding and phase direction finder for its implementation
RU2750335C1 (en) Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system
RU2723437C1 (en) Method for detection and high-accuracy determination of parameters of sea ice fields and radar system for its implementation
RU2175770C1 (en) Phase method of direction finding and phase direction finder for its realization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120311