RU2435171C1 - 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
RU2435171C1
RU2435171C1 RU2010120524/07A RU2010120524A RU2435171C1 RU 2435171 C1 RU2435171 C1 RU 2435171C1 RU 2010120524/07 A RU2010120524/07 A RU 2010120524/07A RU 2010120524 A RU2010120524 A RU 2010120524A RU 2435171 C1 RU2435171 C1 RU 2435171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
output
input
circle
voltage
Prior art date
Application number
RU2010120524/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Виталий Владимирович Журкович (RU)
Виталий Владимирович Журкович
Валентина Георгиевна Сергеева (RU)
Валентина Георгиевна Сергеева
Леонид Всеволодович Рыбкин (RU)
Леонид Всеволодович Рыбкин
Виктор Анатольевич Михайлов (RU)
Виктор Анатольевич Михайлов
Original Assignee
Виктор Иванович Дикарев
Виталий Владимирович Журкович
Валентина Георгиевна Сергеева
Леонид Всеволодович Рыбкин
Виктор Анатольевич Михайлов
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 Виктор Иванович Дикарев, Виталий Владимирович Журкович, Валентина Георгиевна Сергеева, Леонид Всеволодович Рыбкин, Виктор Анатольевич Михайлов filed Critical Виктор Иванович Дикарев
Priority to RU2010120524/07A priority Critical patent/RU2435171C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2435171C1 publication Critical patent/RU2435171C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: phase direction finder which realises the disclosed phase direction finding method has receiving antennae 1, 2.i (i=1, 2,Ç, n), two receivers, a reference generator, a pulse generator, an electronic switch, a 90 phase changer, three phase detectors, an indicator, a heterodyne, a mixer, an intermediate frequency amplifier, two multipliers, two band-pass filters, a delay line, a differentiator, a correlator, a control pulse generator, two switches, two phase doublers, two phase halvers, two narrow band-pass filters, a phase metre, a computing unit and a recording unit. ^ EFFECT: broader functionalities of the method and device through determination of the distance to a phase-shift keyed composite signal source. ^ 2 cl, 3 dwg

Description

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

Известны фазовые способы пеленгации и фазовые пеленгаторы (патенты РФ №№2003131, 2006872, 2010258, 2012010, 2134429, 2155352, 2175770, 2290658; 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.13-134, рис.2.3.9 и другие).Known phase methods of direction finding and phase direction finders (RF patents Nos. 2003131, 2006872, 2010258, 2012010, 2134429, 2155352, 2175770, 2290658; I.E. Kinkulkin et al. “Phase method for determining coordinates”. M .: Sov. Radio, 1979; “Space Radio Engineering Complexes. Edited by S. I. Bychkov. M.: Sov. Radio, 1967, pp. 13-134, Fig. 2.3.9 and others).

Из известных технических решений наиболее близкими к предлагаемым являются «Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления» (патент РФ №2290658, G01S 3/46, 2005), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known technical solutions closest to the proposed are "Phase direction finding method and phase direction finder for its implementation" (RF patent No. 2290658, G01S 3/46, 2005), which are selected as prototypes.

Известные способ и устройство обеспечивают точное и однозначное определение угловой координаты α источника излучения сложных сигналов в азимутальной плоскости, но не позволяют оценить дальность R до источника излучения сложных сигналов.The known method and device provide accurate and unambiguous determination of the angular coordinate α of the radiation source of complex signals in the azimuthal plane, but do not allow to estimate the distance R to the radiation source of complex signals.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей технических решений путем определения дальности до источника излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to expand the functionality of technical solutions by determining the range to the radiation source of complex signals with phase shift keying.

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 определяют производную корреляционной функции сигналов, принятых антеннами, расположенными на одной линии визирования с источником излучения сигнала, для чего сигнал, принятый антенной, размещенной в центре окружности, предварительно дифференцируют по времени, формируют управляющий импульс в момент прохождения производной корреляционной функции через нуль, который используют для разрешения дальнейшей обработки принятых сигналов, в процессе которой принятые сигналы умножают и делят по фазе на два, выделяют гармонические колебания, измеряют разность фаз между ними и определяют дальность до источника излучения сигнала.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 of n 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 of a circle alternating with a frequency Ω, the signal received by an antenna located in the center of the circle is frequency-converted, an intermediate frequency voltage is extracted, it is multiplied with signals alternately received by n receiving antennas located around a circle, a phase-modulated voltage is extracted, it is multiplied with a local oscillator voltage , isolate a low-frequency voltage with a frequency of Ω and compare it in phase with the reference voltage, forming an accurate, but ambiguous direction finding scale of the signal source, simultaneously Phase-modulated voltage is subjected to autocorrelation processing, a low-frequency voltage with a frequency Ω is extracted, it is compared in phase with a reference voltage, forming a rough but unambiguous direction finding scale for the signal radiation source, differs from the closest analogue in that they determine the derivative of the correlation function of signals received by antennas located on the same line of sight with the radiation source of the signal, for which the signal received by the antenna located in the center of the circle is previously differentiated comfort in time, they form a control impulse at the moment the derivative of the correlation function passes through zero, which is used to resolve the further processing of the received signals, during which the received signals are multiplied and phase divided by two, the harmonic oscillations are extracted, the phase difference between them is measured and the range is determined to the signal source.

Поставленная задача решается тем, что фазовый пеленгатор, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные опорный генератор, генератор импульсов, электронный коммутатор, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн, размещенных по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения вокруг первой приемной антенны, размещенный в центре окружности, и второй приемник, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый полосовой фильтр, линию задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, фазовращатель на 90°, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, и индикатор, 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 дифференциатором, коррелятором, формирователем управляющего импульса, двумя ключами, двумя удвоителями фазы, двумя делителями фазы на два, двумя узкополосными фильтрами, фазометром, вычислительным блоком и блоком регистрации, причем к выходу первого приемника последовательно подключены дифференциатор, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, формирователь управляющего импульса, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого приемника, первый удвоитель фазы, первый делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр, фазометр, вычислительный блок регистрации и блок регистрации, к выходу формирователя управляющего импульса последовательно подключены второй ключ, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, второй удвоитель фазы, второй делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом фазометра.The problem is solved in that a phase direction finder, comprising, in accordance with the closest analogue, a first receiving antenna, a first receiver, a mixer, a second input of which is connected to the local oscillator output, and an intermediate frequency amplifier, a reference oscillator, a pulse generator, electronic, connected in series a 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 their electronic rotation around the first receiving antenna, in the center of the circle, and the second receiver, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, the first bandpass filter, the delay line, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the first bandpass filter, 90 ° phase shifter, the first phase a detector, the second input of which is connected to the second output of the reference oscillator, and an indicator, 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, W A second bandpass filter and a third phase detector, 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 differentiator, a correlator, a control pulse shaper, two keys, two phase doublers, two phase dividers into two, two narrow-band filters, a phase meter, a computing unit, and a recording unit, and a differentiator, a correlator, and a second the path of which is connected to the output of the second receiver, the driver pulse shaper, the first key, the second input of which is connected to the output of the first receiver, the first phase doubler, the first phase divider into two, the first narrow-band filter, phase meter, computer registration unit and registration unit, to the output of the driver a second pulse, the second input of which is connected to the output of the second receiver, the second phase doubler, the second phase divider into two and the second narrow-band filter, the output of which connected to the second input of the phase meter.

Структурная схема фазового пеленгатора, реализующего предлагаемый фазовый способ пеленгации, представлена на фиг.1. Взаимное расположение приемных антенн 1, 2.i и источника радиоизлучений (ИРИ) на одной линии визирования показано на фиг.2. Корреляционная функция R(τ) и ее производная d∗R(τ)/d∗τ изображены на фиг.3.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, 2.i and the source of radio emissions (IRI) on the same line of sight is shown in figure 2. The correlation function R (τ) and its derivative d ∗ R (τ) / d ∗ τ are shown in FIG. 3.

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, 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 подключены генератор 6 импульсов, электронный коммутатор 7, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн 2.i (i=1, 2, …, n), размещенных на окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения вокруг первой приемной антенны 1, размещенной в центре окружности, и второй приемник 4, выход которого подключен к второму входу 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. К выходу первого приемника 3 последовательно подключены дифференциатор 21, коррелятор 22, второй вход которого соединен с выходом второго приемника 4, формирователь 23 управляющего импульса, первый ключ 24, второй вход которого соединен с выходом первого приемника 3, первый удвоитель 26 фазы первый делитель 28 фазы на два, первый узкополосный фильтр 30, фазометр 32, вычислительный блок 33 и блок 34 регистрации. К выходу формирователя 23 управляющего импульса последовательно подключены второй ключ 25, второй вход которого соединен с выходом второго приемника 4, второй удвоитель 27 фазы, второй делитель 29 фазы на два и второй узкополосный фильтр 31, выход которого соединен с вторым входом фазометра 32.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 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 after A pulse generator 6, an electronic switch 7, the n inputs of which are connected to the outputs of n receiving antennas 2.i (i = 1, 2, ..., n) placed on a circle of radius d with the possibility of their electronic rotation around the first receiving antenna 1, are carefully connected placed in the center of the circle, and a second receiver 4, the output of which is connected to the second input of the first multiplier 14. To the output of the first bandpass filter 15, a second multiplier 18 is connected in series, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 11, the second bandpass filter 19 and three the second phase detector 20, the second input of which is connected to the third output of the reference generator 5, and the output is connected to the second input of the indicator 10. To the output of the first receiver 3, a differentiator 21, a correlator 22, the second input of which is connected to the output of the second receiver 4, are connected in series 23 a control pulse, the first key 24, the second input of which is connected to the output of the first receiver 3, the first phase doubler 26, the first phase divider 28 into two, the first narrow-band filter 30, phase meter 32, the computing unit 33 and the recording unit 34. A second key 25, the second input of which is connected to the output of the second receiver 4, the second phase doubler 27, the second phase divider 29 into two and the second narrow-band filter 31, the output of which is connected to the second input of the phase meter 32, is sequentially connected to the output of the control pulse generator 23.

Предлагаемый способ реализуется 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)=υс∗Cos[(ωс±Δω)t+φk(t)+φс],U 1 (t) = υ s ∗ Cos [(ω s ± Δω) t + φ k (t) + φ s ],

U2(t)=υс∗Cos[(ωc±Δω)t+φk(t)+φc+2π∗d/λ∗Cos(Ωt-α)], 0≤t≤TC,U 2 (t) = υ с ∗ Cos [(ω c ± Δω) t + φ k (t) + φc + 2π ∗ d / λ ∗ Cos (Ωt-α)], 0≤t≤T C ,

где υс, ωc, φc, TC - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;where υ с , ω c , φ c , T C - amplitude, carrier frequency, initial phase and signal duration;

±Δω нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера;± Δω instability of the carrier frequency of the signal 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);φ k (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code, and φ k (t) = const for k ∗ τ e <t <(k + 1) ∗ τ e and can change abruptly at t = k ∗ τ e , 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 TC (TC=N∗τэ);τ e , N - the duration and number of chips that make up the signal of duration T C (T C = N ∗ τ e );

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) непосредственно и через электронный коммутатор 7 поступают на входы приемников 3 и 4, а затем на первые входы смесителя 12, перемножителя 14, дифференциатора 21 и коррелятора 22 соответственно. На второй вход смесителя 12 с выхода гетеродина 1 i поступает напряжениеfrom the outputs of the receiving antennas 1, 2.i (i = 1, 2, ..., n) directly and through the electronic switch 7 are fed to the inputs of the receivers 3 and 4, and then to the first inputs of the mixer 12, multiplier 14, differentiator 21 and correlator 22 respectively. The second input of the mixer 12 from the output of the local oscillator 1 i receives voltage

Uг(t)= υг∗Cos(ωгt+φг),U g (t) = υ g ∗ Cos (ω g t + φ g ),

где υг, ωг, φг - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина.where υ g , ω g , φ g - amplitude, frequency and initial phase of the local oscillator voltage.

На выходе смесителя 12 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 13 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частотыAt 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)=υпр∗Cos[((ωпр±Δω)t+φk(t)+φпр], 0≤t≤TC,U pr (t) = υ pr ∗ Cos [((ω pr ± Δω) t + φ k (t) + φ pr ], 0≤t≤T C ,

где υпр=1/2∗υс∗υг;where υ pr = 1/2 ∗ υ s ∗ υ g ;

ωпр=ωс-ωг - промежуточная (разностная) частота;ω CR = ω with -ω g - intermediate (difference) frequency;

φпр=φс-φг,φ CR = φ s -φ g ,

которое подается на второй вход перемножителя 14. На выходе перемножителя 14 образуется фазомодулированное (ФМ) колебание на частоте ωг гетеродина 11which is fed to the second input of the multiplier 14. At the output of the multiplier 14 is formed phase-modulated (FM) oscillation at a frequency ω g of the local oscillator 11

U3(t)=υ3∗Cos[ωгt+φг+2π∗d/λ∗Cos(Ωt-α)], 0≤t≤TC,U 3 (t) = υ 3 ∗ Cos [ω g t + φ g + 2π ∗ d / λ ∗ Cos (Ωt-α)], 0≤t≤T C ,

где υ3=1/2∗υс∗υпр,where υ 3 = 1/2 ∗ υ с ∗ υ pr ,

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 напряжениеwhich is allocated by the 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 U g (t) of the local oscillator 11. A harmonic voltage is generated at the output of the multiplier 18

U4(t)= υ4∗Cos[2π∗d/λ∗Cos(Ωt-α], 0≤t≤TC,U 4 (t) = υ 4 ∗ Cos [2π ∗ d / λ ∗ Cos (Ωt-α], 0≤t≤T C ,

где υ4=1/2∗υ3∗υг,where υ 4 = 1/2 ∗ υ 3 ∗ υ g ,

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)= υ0∗CosΩt.U 0 (t) = υ 0 ∗ CosΩt.

На выходе фазового детектора 20 образуется постоянное напряжениеA constant voltage is generated at the output of the phase detector 20

Uн1(α)=υн1∗Cosα,U н1 (α) = υ н1 ∗ Cosα,

где υн1=1/2∗υ4∗υ0,where υ н1 = 1/2 ∗ υ 4 ∗ υ 0 ,

которое фиксируется индикатором 10. Так формируется шкала пеленгации, которая является точной, но неоднозначной шкалой.which is fixed by indicator 10. Thus, a direction finding scale is formed, which is an accurate but ambiguous scale.

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

В фазомодулированном напряжении U3(t) величинаIn phase-modulated voltage U 3 (t) the value

mφ=2π∗d/λ,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 (фиг.2).called the phase modulation index, characterizes the maximum value of the phase deviation from the zero value that occurs during the electronic rotation of the receiving antennas 2.i (i = 1, 2, ..., n) around the receiving antenna 1 (Fig.2).

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 5Receiving antennas 2.i (i = 1, 2, ..., n) are switched alternately 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)=υ0∗CosΩt.U 0 (t) = υ 0 ∗ CosΩt.

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 диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения d/λ часто не удается из-за конструктивных соображений.However, for d / λ <1/2, ambiguity of the reference angle α occurs. 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 range of meter and especially decimeter waves, it is often not possible to take small values of d / λ 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 т линии 16 задержки выбирается таким, чтобы уменьшить индекс фазовой модуляции до величиныIn 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 t of the delay line 16 is chosen so as to reduce the phase modulation index to a value

mφ1=2π∗d1/λ,m φ1 = 2π ∗ d 1 / λ,

где d1<d,where d 1 <d,

при которой справедливо неравенствоwhere the inequality holds

d1/λ<1/2,d 1 / λ <1/2,

обеспечивающее однозначную пеленгацию источника излучения сигнала.providing unambiguous direction finding of the signal source.

На выходе фазового детектора 17 образуется гармоническое напряжениеThe output of the phase detector 17 produces a harmonic voltage

U5(t)=υ5∗Cos(Ωt-α), 0≤t≤TC,U 5 (t) = υ 5 ∗ Cos (Ωt-α), 0≤t≤T C ,

где υ5=1/2∗υ3 2,where υ 5 = 1/2 ∗ υ 3 2 ,

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 постоянное напряжениеwhich 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 constant voltage

Uн2(α)=υн2∗Sinα,U n2 (α) = υ n2 ∗ Sinα,

где υн2=1/2∗υ5∗υ0,where υ Н2 = 1/2 ∗ υ 5 ∗ υ 0 ,

которое фиксируется индикатором 10. Так формируется шкала пеленгации, которая является грубой, но однозначной шкалой.which is fixed by indicator 10. So the direction finding scale is formed, which is a rough, but unambiguous scale.

Для оценки дальности R до источника излучения ФМн-сигналов необходимо зафиксировать линию визирования, на которой расположены неподвижная приемная антенна 1, одна из подвижных антенн 2.i и источник радиоизлучений (ИРИ) (фиг.2), а также выделить из ФМн-сигналов, принимаемых указанными антеннами, гармонические колебания. Это можно сделать путем снятия фазовой манипуляции с принимаемых ФМн-сигналов. Получив два гармонических колебания и оценив их фазовые соотношения, можно измерить дальность R до ИРИ.To assess the distance R to the radiation source of the QPSK signals, it is necessary to fix the line of sight on which the stationary receiving antenna 1, one of the mobile antennas 2.i and the radio emission source (IRI) are located (Fig. 2), and also select from the QPSK signals received by the indicated antennas, harmonic oscillations. This can be done by removing phase manipulation from the received PSK signals. Having received two harmonic oscillations and evaluating their phase relationships, we can measure the distance R to the IRI.

Зафиксировать линию визирования можно с помощью коррелятора 22, на два входа которого подаются сигналы U1(t) и U2(t) с выходов первого 3 и второго 4 приемников. На выходе коррелятора 22 формируется корреляционная функция R(τ) (фиг.3, а). Однако в области максимума корреляционная функция R(τ) имеет малую крутизну и изменяется незначительно при изменениях τ. Гораздо более благоприятной для поиска максимума является форма производной от корреляционной функции d∗R(τ)/dτ (фиг.3, б). В точке τ=0 производная имеет значительную крутизну и, кроме того, меняет знак в зависимости от положения относительно точки τ=0.The line of sight can be fixed using the correlator 22, to the two inputs of which signals U 1 (t) and U 2 (t) are supplied from the outputs of the first 3 and second 4 receivers. At the output of the correlator 22, a correlation function R (τ) is formed (Fig. 3, a). However, in the region of the maximum, the correlation function R (τ) has a small slope and changes insignificantly with changes in τ. Much more favorable for finding the maximum is the form of the derivative of the correlation function d ∗ R (τ) / dτ (Fig. 3, b). At the point τ = 0, the derivative has a significant steepness and, in addition, changes sign depending on the position relative to the point τ = 0.

Таким образом, отыскание максимума корреляционной функции (максимальный принцип - экстремальная задача) занимается минимальным принципом - стабилизацией нулевого значения регулируемой величины. Метод минимума производной корреляционной функции (прохождение через нуль), наряду с высокой точностью и чувствительностью, обладает еще одним весьма существенным преимуществом нулевого метода, а именно: амплитуда входных сигналов и ее флюктуации не оказывают влияния на результат измерений.Thus, finding the maximum of the correlation function (the maximum principle is an extreme problem) is engaged in the minimum principle - stabilization of the zero value of the controlled variable. The minimum method of the derivative of the correlation function (passing through zero), along with high accuracy and sensitivity, has another very significant advantage of the zero method, namely: the amplitude of the input signals and its fluctuations do not affect the measurement result.

Производная d∗R(τ)/dτ формируется благодаря включению дифференциатора 21 в канале первого сигнала. В момент прохождения производной через нуль формирователь 23 формирует управляющий импульс, который поступает на управляющие входы ключей 24 и 25, открывая их. В исходном состоянии ключи 24 и 25 всегда закрыты.The derivative d ∗ R (τ) / dτ is formed due to the inclusion of a differentiator 21 in the channel of the first signal. At the time the derivative passes through zero, the driver 23 generates a control pulse, which is supplied to the control inputs of the keys 24 and 25, opening them. In the initial state, keys 24 and 25 are always closed.

При этом ФМн-сигиалы с выходов приемников 3 и 4 через открытые ключи 24 и 25 поступают на входы удвоителей 26 и 27 фазы соответственно, на выходе которых образуются гармонические напряжения:In this case, the QPSK signals from the outputs of receivers 3 and 4 through the public keys 24 and 25 are fed to the inputs of the doublers 26 and 27 of the phase, respectively, at the output of which harmonic voltages are generated:

U5(t)=υ5∗Cos[2(ωc±Δω)t+2φc],U 5 (t) = υ 5 ∗ Cos [2 (ω c ± Δω) t + 2φ c ],

U6(t)=υ5∗Cos[2(ωc±Δω)t+2φ∑], 0≤t≤TC,U 6 (t) = υ 5 ∗ Cos [2 (ω c ± Δω) t + 2φ ∑ ], 0≤t≤T C ,

где υ5=1/2∗υc 2;where υ 5 = 1/2 ∗ υ c 2 ;

2φ∑=φc+2π∗d/λ∗Cos(Ωt-α)];2φ∑ = φ c + 2π ∗ d / λ ∗ Cos (Ωt-α)];

2φk(1)={0,2π}.2φ k (1) = {0.2π}.

Указанные напряжения поступают на входы делителей 28 и 29 фазы на два, но выходе которых образуются гармонические напряжения соответственно:The indicated voltages arrive at the inputs of the phase dividers 28 and 29 into two, but the output of which produces harmonic voltages, respectively:

U7(t)=υ7∗Cos[(ωc±Δω)t+φc],U 7 (t) = υ 7 ∗ Cos [(ω c ± Δω) t + φ c ],

U8(t)=υ7∗Cos[(ωc±Δω)t+φ∑], 0≤t≤TC.U 8 (t) = υ 7 ∗ Cos [(ω c ± Δω) t + φ ∑ ], 0≤t≤T C.

Указанные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 30, 31 и поступают на два входа фазометра 32, который измеряет разность фазThese voltages are allocated by narrow-band filters 30, 31 and are fed to two inputs of the phasemeter 32, which measures the phase difference

Δφ=φ1-φ2=m1R-m2R-m2d=R∗(m1-m2)-m2d,Δφ = φ 1 -φ 2 = m 1 Rm 2 Rm 2 d = R ∗ (m 1 -m 2 ) -m 2 d,

где φ1=m1R - фазовый набег электромагнитной волны при распространении сигнала от ИРИ до антенны 2.i;where φ 1 = m 1 R is the phase shift of the electromagnetic wave during the propagation of the signal from the IRI to the antenna 2.i;

φ2=m2(R+d) - фазовый набег на антенне 1;φ 2 = m 2 (R + d) - phase incursion at antenna 1;

m1, m2 - волновые числа (m1=2π/λ1, m2=2π/λ2).m 1 , m 2 - wave numbers (m 1 = 2π / λ 1 , m 2 = 2π / λ 2 ).

В вычислительном блоке 33 определяется дальность R до ИРИIn the computing unit 33 determines the range of R to Iran

R=Δφ+m2d/m1-m2,R = Δφ + m 2 d / m 1 -m 2 ,

которая фиксируется блоком 34 регистрации.which is fixed by the registration unit 34.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает принципиальную возможность определения дальности до ИРИ. Зная дальность R и азимут α можно определить местоположение источника излучения ФМн-сигналов. При этом формирование линии визирования, на которой одновременно размещаются неподвижная приемная антенна 1, подвижная антенна 2.i и источник радиоизлучений ИРИ, осуществляется с использованием производной корреляционной функции d∗R(τ)/dτ, которая, наряду с высокой точностью и чувствительностью, обладает еще одним весьма существенным преимуществом нулевого метода, а именно: амплитуда входных сигналов и ее флюктуации не оказывают влияния на результат измерений.Thus, the proposed method in comparison with the prototype provides the fundamental possibility of determining the range to Iran. Knowing the range R and azimuth α, we can determine the location of the radiation source of the PSK signals. At the same time, the formation of the line of sight, on which the stationary receiving antenna 1, the mobile antenna 2.i, and the IRI radiation source are simultaneously located, is carried out using the derivative of the correlation function d ∗ R (τ) / dτ, which, along with high accuracy and sensitivity, has Another very significant advantage of the zero method, namely: the amplitude of the input signals and its fluctuations do not affect the measurement result.

Тем самым функциональные возможности известных технических решений расширены.Thus, the functionality of known technical solutions 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 определяют производную корреляционной функции сигналов, принятых антеннами, расположенными на одной линии визирования с источником излучения сигнала, для чего сигнал, принятый антенной, размещенной в центре окружности, предварительно дифференцируют по времени, формируют управляющий импульс в момент прохождения производной корреляционной функции через нуль, который используют для разрешения дальнейшей обработки принятых сигналов, в процессе которой принятые сигналы умножают и делят по фазе на два, выделяют гармонические колебания, измеряют разность фаз Δφ между ними и определяют дальность R до источника излучения сигнала по формуле:
R=Δφ+m2d/m1-m2,
m1=2π/λ1, m2=2π/λ2 - волновые числа.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 isolate 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 radiation source, characterized in that they determine the derivative of the correlation function of the signals received by antennas located on the same line of sight with the signal radiation source why the signal received by the antenna located in the center of the circle is previously differentiated by time, a control pulse is formed at the moment of passage of the derivative th function through zero, which is used to permit further processing of the received signals, in which process the received signals are multiplied and divided in phase two, isolated harmonic oscillations measured phase difference Δφ between them is determined and the range R to the signal radiation source by the formula:
R = Δφ + m 2 d / m 1 -m 2 ,
m 1 = 2π / λ 1 , m 2 = 2π / λ 2 - wave numbers. 2. Фазовый пеленгатор, содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные опорный генератор, генератор импульсов, электронный коммутатор, n входов которого соединены с выходами n приемных антенн, размещенных по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения вокруг первой приемной антенны, размещенной в центре окружности, второй приемник, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый полосовой фильтр, линию задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, фазовращатель на 90°, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, и индикатор, 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 дифференциатором, коррелятором, формирователем управляющего импульса, двумя ключами, двумя удвоителями фазы, двумя делителями фазы на два, двумя узкополосными фильтрами, фазометром, вычислительным блоком и блоком регистрации, причем к выходу первого приемника последовательно подключены дифференциатор, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, формирователь управляющего импульса, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого приемника, первый удвоитель фазы, первый делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр, фазометр, вычислительный блок и блок регистрации, к выходу формирователя управляющего импульса последовательно подключены второй ключ, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, второй удвоитель фазы, второй делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом фазометра, при этом вычислительный блок обеспечивает определение дальности R до источника излучения сигнала по формуле R=Δφ+m2d/m1-m2,
где Δφ=φ1-φ2 - разность фаз,
φ1=m1R - фазовый набег электромагнитной волны при распространении сигнала от источника радиоизлучения до антенны 2.i (i=1, 2, …, n),
φ2=m2(R+d) - фазовый набег на антенну 1,
m1=2π/λ1, m2=2π/λ2 - волновые числа. 2. A phase direction finder comprising a first receiving antenna, a first receiver, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, and an intermediate frequency amplifier, a reference generator, a pulse generator, an electronic switch, n inputs of which are connected to the outputs of n receiving antennas, in series placed around a circle of radius d with the possibility of their electronic rotation around the first receiving antenna located in the center of the circle, the second receiver, the first multiplier, the second input which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, a first bandpass filter, a delay line, a second phase detector, a second input of which is connected to the output of the first bandpass filter, a 90 ° phase shifter, a first phase detector, the second input of which is connected to the second output of the reference oscillator, and an indicator connected in series to the output of the first bandpass filter, a second multiplier, the second input of which is connected to the local oscillator output, a second bandpass filter and a third phase detector, the second input of which is connected nen with the 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 differentiator, a correlator, a control pulse shaper, two keys, two phase doublers, two phase dividers into two, two narrow-band filters, a phase meter, and a computing unit and a registration unit, and a differentiator, a correlator, the second input of which is connected to the output of the second receiver, a driver of the control pulse, are first connected to the output of the first receiver the key, the second input of which is connected to the output of the first receiver, the first phase doubler, the first phase divider into two, the first narrow-band filter, the phase meter, the computing unit and the registration unit, the second key is connected in series to the output of the control pulse former, the second input of which is connected to the output of the second a receiver, a second phase doubler, a second phase divider into two and a second narrow-band filter, the output of which is connected to the second input of the phase meter, while the computing unit determines the distance R to and source of signal emission from the formula R = Δφ + m 2 d / m 1 -m 2
where Δφ = φ 1 -φ 2 is the phase difference,
φ 1 = m 1 R is the phase shift of the electromagnetic wave during the propagation of the signal from the radio source to the antenna 2.i (i = 1, 2, ..., n),
φ 2 = m 2 (R + d) - phase incursion to antenna 1,
m 1 = 2π / λ 1 , m 2 = 2π / λ 2 - wave numbers.
RU2010120524/07A 2010-05-12 2010-05-12 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method RU2435171C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120524/07A RU2435171C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120524/07A RU2435171C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2435171C1 true RU2435171C1 (en) 2011-11-27

Family

ID=45318285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010120524/07A RU2435171C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2435171C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624638C1 (en) * 2016-04-14 2017-07-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Method of studying extraterrestrial objects by radiointerferometers with extra-long bases
RU2624912C1 (en) * 2016-06-14 2017-07-10 ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Radio interferometric method for studying near and far space objects and system for its realisation
RU2681203C1 (en) * 2018-03-14 2019-03-05 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Phase direction finding method and phase direction finder
CN116381597A (en) * 2023-05-29 2023-07-04 成都唯博星辰科技有限公司 Broadband single-channel direction finding system and implementation method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624638C1 (en) * 2016-04-14 2017-07-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Method of studying extraterrestrial objects by radiointerferometers with extra-long bases
RU2624912C1 (en) * 2016-06-14 2017-07-10 ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Radio interferometric method for studying near and far space objects and system for its realisation
RU2681203C1 (en) * 2018-03-14 2019-03-05 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Phase direction finding method and phase direction finder
CN116381597A (en) * 2023-05-29 2023-07-04 成都唯博星辰科技有限公司 Broadband single-channel direction finding system and implementation method
CN116381597B (en) * 2023-05-29 2023-08-25 成都唯博星辰科技有限公司 Broadband single-channel direction finding system and implementation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1735637B1 (en) System and method for radar detection of an object
RU2518428C2 (en) Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
US2837738A (en) Passive range measuring device
RU2365931C2 (en) Phase direction finding technique, phase direction-finder therefor
RU2435171C1 (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
RU2450283C1 (en) Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method
RU2427853C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2296432C1 (en) Method for autocorrelation receipt of noise-like signals
RU2288480C1 (en) Phase location finder
RU2534220C1 (en) Apparatus for determining motion parameters of object
RU2308735C1 (en) Method for determining position of radio radiation sources in short-distance zone
RU2426143C1 (en) Method of phase direction finding and phase direction finder to this end
RU2526533C2 (en) Phase-based direction-finder
RU2595565C1 (en) Method of autocorrelation receiving noise-like signals
RU2799812C1 (en) Method for determining range, radial velocity and angular position of a target in a cw radar
RU2110077C1 (en) Method determining course angle and coordinates of locations of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems
RU2175770C1 (en) Phase method of direction finding and phase direction finder for its realization
RU2206901C1 (en) Phase direction finder
RU2165628C1 (en) Phase direction finder
RU2637048C1 (en) Asteroid motion parameters determining system
RU2750335C1 (en) Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system
RU2695077C1 (en) Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations
RU171482U1 (en) Combined direction finder
RU2723437C1 (en) Method for detection and high-accuracy determination of parameters of sea ice fields and radar system for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20120513