RU2504796C2 - Direction-finding device (versions) - Google Patents
Direction-finding device (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504796C2 RU2504796C2 RU2010107417/07A RU2010107417A RU2504796C2 RU 2504796 C2 RU2504796 C2 RU 2504796C2 RU 2010107417/07 A RU2010107417/07 A RU 2010107417/07A RU 2010107417 A RU2010107417 A RU 2010107417A RU 2504796 C2 RU2504796 C2 RU 2504796C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- input
- output
- switch
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фазовых и амплитудных пеленгаторах диапазона СВЧ, вплоть до 18 ГГц.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in phase and amplitude direction finders of the microwave range, up to 18 GHz.
Известен фазовый пеленгатор (Пат.US №4494118, 15.01.85), который содержит N приемных радиоканалов, гетеродинный генератор, блок контроля и блок обработки и управления. Пеленгационное устройство (фиг.1) содержит два радиоканала (в общем случае N радиоканалов), каждый из которых содержит приемные антенны 1-1 и 1-2, сумматоры 2-1 и 2-2, смесители 3-1 и 3-2 и усилители промежуточной частоты (УПЧ) 4-1 и 4-2, а также гетеродинный генератор 5, блок контроля, включающий последовательно соединенные контрольный генератор 6 и переключатель 7 контрольного генератора, выходы которого соответственно через последовательно соединенные делители мощности на два канала 8-1 и 8-2 и двухканальные переключатели 9-1 и 9-2 подсоединены к вторым входам сумматоров 2-1 и 2-2 соответственно. Вторые выходы делителей мощности на два канала соединены соответственно с соединительной линией 10 через двухканальные переключатели 10-1 и 10-2. Выходы УПЧ 4-1 и 4-2 подсоединены соответственно к входам блока обработки и управления 11, в который входит фазометр. В качестве сумматоров 2-1 и 2-2 используют направленные ответвители со слабой связью.Known phase direction finder (US Pat. No. 4494118, 15.01.85), which contains N receiving radio channels, a local oscillator, a control unit and a processing and control unit. The direction finding device (Fig. 1) contains two radio channels (in the general case, N radio channels), each of which contains receiving antennas 1-1 and 1-2, adders 2-1 and 2-2, mixers 3-1 and 3-2 and intermediate frequency amplifiers (IFA) 4-1 and 4-2, as well as a
Входные сигналы принимаются антеннами пеленгатора 1-1 и 1-2, преобразуются по частоте смесителями 3-1 и 3-2, усиливаются УПЧ 4-1 и 4-2 и поступают в блок обработки и управления 11, где с помощью фазометра определяется разность фаз сигналов, поступающих из первого и второго каналов, и определяется пеленг источника радиоизлучений. Для определения систематических ошибок, возникающих из-за фазовой не идентичности радиоканалов, в момент отсутствия входных сигналов блок обработки и управления 11 по специальной программе включает контрольный генератор 6 и осуществляет управление переключателями 7, 9-1, 9-2, 10-1 и 10-2. Проверка идентичности радиоканалов осуществляется в два этапа. На первом этапе через первый выход переключателя сигнал контрольного генератора 6 подключается к входу делителя мощности на два канала 8-1 и далее через первый выход этого делителя и первый вход переключателя 9-1 подключается к второму входу сумматора 2-1, через который он поступает в первый радиоканал. При этом связь между вторым выходом переключателя 7 и входом делителя мощности на два канала 8-2, а также связь между входом переключателя 9-1 и первым выходом переключателя 10-1 отсутствуют. Со второго выхода делителя мощности на два канала 8-1 сигнал контрольного генератора 6 через переключатель 10-1 и соединительную линию 10 поступает на первый вход переключателя 10-2 и через его второй вход и второй вход переключателя 9-2, минуя второй делитель мощности на два 8-2, который отключен от переключателей 7, 10-2 и 9-2, поступает на второй вход сумматора 2-2 и через него во второй радиоканал.Input signals are received by direction finder antennas 1-1 and 1-2, frequency-converted by mixers 3-1 and 3-2, amplified by amplifiers 4-1 and 4-2, and fed to processing and
Сигналы, прошедшие через первый и второй радиоканалы, поступают в блок обработки и управления 11, в котором производится измерение их разности фаз.The signals that passed through the first and second radio channels enter the processing and
На втором этапе сигнал контрольного генератора через второй выход переключателя 7 подводится к входу делителя мощности на два канала 8-2 и через первый вход переключателя 9-2 и второй вход сумматора 2-2 - во второй радиоканал, а через переключатель 10-2, соединительную линию 10, переключатели 10-1 и 9-1, минуя делитель мощности на два канала 8-1, ко второму входу сумматора 2-1 и через него - в первый радиоканал. Далее сигналы, прошедшие через первый и второй радиоканалы, поступают в блок обработки и управления 11, в котором производится измерение их разности фаз. Сравнение значений разности фаз, измеренных на первом и втором этапах, позволяют определить фазовую идентичность первого и второго радиоканалов. Сумма значений разностей фаз, полученных на двух этапах калибровки, соответствует удвоенной разности фаз двух сравниваемых каналов (подробнее в разделе «Второй этап калибровки (1-ый вариант)»). Разность этих фаз соответствует разности электрических длин измеряемых радиоканалов. Эта разность может быть учтена при расчете пеленга источника радиоизлучения или использована для корректировки электрических длин радиоканалов с помощью специальных управляемых корректоров, например фазовращателей, которые могут быть введены в один или оба радиоканала. Соединительная линия не оказывает влияния на точность измерений, т.к. вносимые ею фазовые сдвиги компенсируются при сравнении результатов, полученных на первом и втором этапах измерений.At the second stage, the signal of the control generator through the second output of the
Недостатком данного устройства является узкая полоса рабочих частот и зависимость систематической ошибки измерений идентичности радиоканалов от фазовой неидентичности элементов в цепи контроля - делителей мощности, переключателей. Из-за этого, например, при одинаковых электрических длинах радиоканалов разности фаз контрольных сигналов, измеренных на выходе этих радиоканалов, на первом и втором этапах измерений, будут отличаться друг от друга, несмотря на идентичность радиоканалов, будет существовать фиктивная систематическая ошибка фазовых измерений, которая в свою очередь уменьшит точность измерения пеленга источника радиоизлучений.The disadvantage of this device is the narrow operating frequency band and the dependence of the systematic error of measuring the identity of the radio channels on the phase non-identity of the elements in the control circuit - power dividers, switches. Because of this, for example, for the same electric lengths of the radio channels, the phase differences of the control signals measured at the output of these radio channels at the first and second stages of measurements will differ from each other, despite the identity of the radio channels, there will be a fictitious systematic error of phase measurements, which in turn, will reduce the accuracy of the measurement of the bearing of the source of radio emissions.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является пеленгационное устройство СВЧ и его варианты (Пат. RU №2269791, G01S 3/10, G01S 7/40. Бюл. №4 от 10.02.2006). Структурные схемы по первому и второму вариантам изобретения - прототипа приведены на фиг.2. и 3 соответственно.The closest analogue (prototype) of the invention is a microwave direction finding device and its variants (Pat. RU No. 2269791,
По первому варианту исполнения изобретения прототипа (фиг.2) пеленгационное устройство содержит N приемных радиоканалов, состоящих из N приемных антенн 1-1, 1-2, 1-3, … 1-N, N ненаправленных элементов связи 2-1, 2-2, 2-3, …, 2-N, N смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N, N усилителей промежуточной частоты (УПЧ) 4-1, 4-2, 4-3, …, 4-N. Гетеродинные входы смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N подключены к выходу гетеродина 5. Устройство также содержит контрольный генератор 6, соединенный с входным плечом первого двухканального переключателя 7, второй и третий двухканальные переключатели 8 и 9. Выходы УПЧ 4 всех приемных радиоканалов подключены к соответствующим входам блока обработки и управления 10. Входное плечо первого переключателя 7 присоединено к выходу контрольного генератора 6. Входные плечи переключателей 8, 9 соединены соответственно с третьим плечом 2-1 и четвертым плечом 2-N ненаправленных элементов связи, первые выходные плечи этих переключателей присоединены к выходным плечам переключателя 7, а их вторые выходные плечи присоединены соответственно к согласованным нагрузкам 11 и 12. Четвертое плечо ненаправленного элемента связи каждого приемного радиоканала кроме последнего соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи последующего приемного радиоканала, а именно четвертое плечо ненаправленного элемента связи 2-1 соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи 2-2, четвертое плечо ненаправленного элемента связи 2-2 соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи 2-3 и т.д., при этом четвертое плечо ненаправленного элемента связи 2-N N-го приемного радиоканала соединено с входным плечом третьего двухканального переключателя 9.According to the first embodiment of the invention of the prototype (FIG. 2), the direction-finding device contains N receiving radio channels consisting of N receiving antennas 1-1, 1-2, 1-3, ... 1-N, N non-directional communication elements 2-1, 2- 2, 2-3, ..., 2-N, N mixers 3-1, 3-2, 3-3, ..., 3-N, N intermediate frequency amplifiers (IFA) 4-1, 4-2, 4-3 , ..., 4-N. The heterodyne inputs of the mixers 3-1, 3-2, 3-3, ..., 3-N are connected to the output of the
По второму варианту исполнения изобретения прототипа (фиг.3) пеленгационное устройство содержит N приемных радиоканалов, состоящих соответственно из последовательно соединенных 1-1, 1-2, 1-3, … 1-N приемных антенн, N ненаправленных элементов связи 2-1, 2-2, 2-3, …, 2-N смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N, УПЧ 4-1,4-2, 4-3, …, 4-N, соединенных с входами блока обработки и управления 10, гетеродина 5, выход которого соединен с гетеродинными входами смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N. Устройство также содержит контрольный генератор 6, соединенный с первым выходным плечом первого двухканального переключателя 7, второе выходное плечо которого нагружено на согласованную нагрузку 11, а входное плечо соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи 2-1 первого приемного радиоканала, дополнительный контрольный генератор 9, выход которого подключен к второму выходному плечу второго двухканального переключателя 8, первое выходное плечо которого нагружено на согласованную нагрузку 12, а входное плечо соединено с четвертым плечом ненаправленного элемента связи 2-N N-го приемного радиоканала, при этом четвертое плечо ненаправленного элемента связи каждого приемного радиоканала, кроме последнего (N-го), соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи последующего приемного радиоканала, а именно четвертое плечо ненаправленного элемента связи 2-1 соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи 2-2, четвертое плечо ненаправленного элемента связи 2-2 соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи 2-3 и т.д.According to the second embodiment of the invention of the prototype (Fig. 3), the direction-finding device contains N receiving radio channels, respectively consisting of 1-1, 1-2, 1-3, ... 1-N receiving antennas, N omnidirectional communication elements 2-1, respectively 2-2, 2-3, ..., 2-N mixers 3-1, 3-2, 3-3, ..., 3-N, UPCH 4-1,4-2, 4-3, ..., 4-N connected to the inputs of the processing and
Устройство по первому варианту изобретения прототипа (фиг.2) работает следующим образом. Входные сигналы, принятые приемными антеннами, поступают соответственно через ненаправленные элементы связи на сигнальные входы смесителей, где с помощью сигнала гетеродина несущие частоты входных сигналов преобразуются в диапазон промежуточных частот. Затем эти сигналы усиливаются УПЧ и далее поступают на блок обработки и управления, в котором осуществляются фазовые измерения (в случае фазового пеленгатора) или амплитудные измерения (в случае амплитудного пеленгатора) и вырабатываются согласно заданной программе сигналы, управляющие двухканальными переключателями 7, 8 и 9.The device according to the first embodiment of the invention of the prototype (figure 2) works as follows. The input signals received by the receiving antennas, respectively, are transmitted through non-directional communication elements to the signal inputs of the mixers, where, using a local oscillator signal, the carrier frequencies of the input signals are converted into a range of intermediate frequencies. Then these signals are amplified by the amplifier and then transferred to the processing and control unit, in which phase measurements (in the case of a phase direction finder) or amplitude measurements (in the case of an amplitude direction finder) are carried out and signals are generated according to a given program that control the two-
Проверка фазовой или амплитудной идентичности радиоканалов производится в два этапа в отсутствии входных сигналов. На первом этапе, согласно заданной программе, сигнал контрольного генератора 6 через первый двухканальный переключатель 7 и второй двухканальный переключатель 8 последовательно поступает через плечи ненаправленных элементов связи 2-1, 2-2, 2-3 и 2-N последовательно во все приемные радиоканалы от первого к N-му, а также через входное плечо и первое выходное плечо третьего двухканального переключателя 9 в согласованную нагрузку 12. При этом второе выходное плечо третьего двухканального переключателя 9 и первая согласованная нагрузка 11 с помощью первого двухканального переключателя 7 и второго двухканального переключателя 8 отключены от контрольного генератора 6. На втором этапе направление распространение контрольного сигнала изменяется на противоположное значение и происходит от N-го радиоканала к первому. Теперь сигнал контрольного генератора 6 через первый двухканальный переключатель 7, третий двухканальный переключатель 9 распространяется от ненаправленного N-го элемента связи N-го приемного радиоканала к ненаправленному элементу связи 2-1 первого приемного радиоканала и далее через второе выходное плечо второго двухканального переключателя 8 в первую согласованную нагрузку 11. При этом вторая согласованная нагрузка 12 с помощью третьего двунаправленного переключателя 9 отключается.The phase or amplitude identity of the radio channels is checked in two stages in the absence of input signals. At the first stage, according to a predetermined program, the signal of the
Ненаправленные элементы связи предназначены для ввода контрольных сигналов в приемные радиоканалы независимо от направления распространения этих сигналов (первого канала к N-му или от N-го к первому). Они также не должны существенно ослаблять входные сигналы, поступающие с выходов антенн на сигнальные входы смесителей, для чего связь между радиоканалами и контрольным трактом должна быть слабой (порядка минус 10÷30 дБ). В качестве таких ненаправленных элементов связи могут быть использованы, например, ненаправленные делители. При этом небольшая направленность не будет ухудшать качество измерений, если уровни мощности сигналов вне зависимости от их направления распространения будут оставаться в пределах динамического диапазона приемных радиоканалов. Проверка фазовой или амплитудной идентичности приемных радиоканалов проводится для выбранных пар приемных радиоканалов, причем все приемные радиоканалы можно разбить на пары и последовательно сравнивать их параметры, либо взять один приемный радиоканал в качестве базового канала и сравнивать с ним остальные приемные радиоканалы. Измерения проводятся в два этапа, отличающиеся друг от друга направлением распространения контрольных сигналов. Например, идентичность электрических длин двух приемных радиоканалов однозначно характеризуется разностью фаз контрольных сигналов, измеренных в блоке обработки и управления 10. В данном устройстве разность фаз будет зависеть только от фазовой идентичности выбранных радиоканалов, и не будет зависеть от параметров элементов цепи калибровки и фазовой идентичности трактов, через которые подводятся к радиоканалам контрольные сигналы, поскольку вносимые ими ошибки будут взаимно скомпенсированы в конечном результате измерений.Omnidirectional communication elements are designed to enter control signals into the receiving radio channels, regardless of the direction of propagation of these signals (the first channel to the Nth or from the Nth to the first). They also should not significantly attenuate the input signals coming from the outputs of the antennas to the signal inputs of the mixers, for which the connection between the radio channels and the control channel should be weak (of the order of minus 10 ÷ 30 dB). As such non-directional communication elements, for example, non-directional dividers can be used. In this case, a small directionality will not degrade the quality of measurements if the signal power levels, regardless of their propagation direction, remain within the dynamic range of the receiving radio channels. The phase or amplitude identity of the receiving radio channels is checked for the selected pairs of receiving radio channels, moreover, all receiving radio channels can be paired and their parameters sequentially compared, or you can take one receiving radio channel as the base channel and compare the remaining receiving radio channels with it. Measurements are carried out in two stages, differing from each other in the direction of propagation of control signals. For example, the identity of the electrical lengths of two receiving radio channels is uniquely characterized by the phase difference of the control signals measured in the processing and
Таким образом, полученные значения разностей фаз однозначно характеризуют фазовые не идентичности выбранных радиоканалов и могут быть учтены в конечном результате определения пеленга источника радиоизлучения или скомпенсированы с помощью управляемого фазовращателя, включенного в один или оба радиоканал выбранной пары. Аналогичным образом могут быть определены погрешности, возникающие при амплитудных измерениях в амплитудных пеленгаторах.Thus, the obtained values of the phase differences uniquely characterize the phase non-identities of the selected radio channels and can be taken into account in the final result of determining the bearing of the radio emission source or compensated using a controlled phase shifter included in one or both radio channels of the selected pair. In a similar way, errors that occur during amplitude measurements in amplitude direction finders can be determined.
Недостатками первого варианта изобретения прототипа являются:The disadvantages of the first embodiment of the invention of the prototype are:
- погрешности пеленга, обусловленные отражением от антенн, так как из-за не направленной связи калибровочного канала с радиоканалами половина калибровочной мощности поступает в антенну и отражается от нее в радиоканал со своей амплитудой и фазой;- bearing errors due to reflection from the antennas, because due to the non-directional connection of the calibration channel with the radio channels, half of the calibration power enters the antenna and is reflected from it into the radio channel with its amplitude and phase;
- погрешности пеленга, вызванные взаимодействием соседних антенн по боковым лепесткам их диаграмм направленности по эфиру и вызывающие дополнительные отражения в свой радиоканал в режиме калибровки, которые не компенсируются в этом режиме и не совпадают с аналогичным взаимодействием в рабочем режиме;- bearing errors caused by the interaction of adjacent antennas on the side lobes of their ether patterns and causing additional reflections to their radio channel in the calibration mode, which are not compensated in this mode and do not coincide with the same interaction in the operating mode;
- погрешности пеленга из-за разности длин трактов и соединительных кабелей от точки ввода калибровочной мощности в радиоканал до антенн, так как калибруются только части радиоканалов, расположенные после этой точки ввода.- Bearing errors due to the difference in the lengths of the paths and connecting cables from the input point of the calibration power into the radio channel to the antennas, since only parts of the radio channels located after this input point are calibrated.
Второй вариант изобретения прототипа работает аналогично первому варианту. Проверка фазовой и амплитудной идентичности приемных радиоканалов проводится в нем также в два этапа. На первом этапе согласно заданной программе сигнал первого контрольного генератора 6 через двухканальный переключатель 7 и последовательно через ненаправленные элементы связи поступает во все приемные радиоканалы - от первого к N-му и далее через второй двухканальный переключатель 8 во вторую согласованную нагрузку 12. При этом первая согласованная нагрузка 11 с помощью первого двухканального переключателя 7 и второй контрольный генератор 13 с помощью второго двухканального переключателя 8 отключаются. На втором этапе измерений включается второй контрольный генератор 13, а направление распространения контрольного сигнала изменяется на противоположное направление от N-го приемного радиоканала к первому. При этом вторая согласованная нагрузка 12 с помощью второго переключателя 8 и первый контрольный генератор 6 с помощью первого переключателя 7 отключаются. Для упрощения устройства и упрощения процесса измерений необходимо контрольные генераторы 6 и 13 настраивать на одну и ту же частоту.The second embodiment of the prototype works similarly to the first embodiment. Checking the phase and amplitude identity of the receiving radio channels is also carried out in it in two stages. At the first stage, according to a given program, the signal of the
Второй вариант изобретения прототипа имеет недостатки первого варианта. Стоимость первого варианта прототипа меньше второго из-за отсутствия второго калибровочного генератора.The second embodiment of the prototype has the disadvantages of the first embodiment. The cost of the first version of the prototype is less than the second due to the lack of a second calibration generator.
Технический результат изобретения - уменьшение погрешностей пеленгования и расширение рабочего диапазона в сторону высоких частот.The technical result of the invention is the reduction of direction finding errors and the expansion of the operating range towards high frequencies.
Доказательство расширения рабочего диапазона в сторону высоких частот.Proof of the extension of the operating range towards high frequencies.
НО на обычной микрополосковой линии (МПЛ) не позволяет получить слабую связь менее минус 15 дБ, поскольку развязка с основным каналом для такой линии составляет тоже минус 15 дБ (фактически НЭС, получается всенаправленная связь). Известные нам модификации НО со слабой связью на МПЛ не позволяют подняться по частоте выше 10 ГГц. В изобретении используется НО со слабой связью на подвешенной полосковой линии (ППЛ) на поликоровой плате без экрана, который позволяет получить слабую связь минус 20 дБ при развязке минус 30 дБ (фиг.14). Использование такого НО приводит к некоторому усложнению СВЧ схемы устройства (используются две разные платы, фиг.10,11) и нагрузка специального вида, но обеспечивает технический результат. Развязка минус 30 дБ позволяет пренебречь влиянием отражений от антенны на погрешность калибровки.BUT on an ordinary microstrip line (MPL) does not allow to obtain a weak connection of less than minus 15 dB, since isolation with the main channel for such a line is also minus 15 dB (in fact, an NES, an omnidirectional connection is obtained). Modifications of weak links with weak coupling at the MPL known to us do not allow us to rise in frequency above 10 GHz. The invention uses a BUT with weak coupling on a suspended strip line (PPL) on a multicore board without a screen, which allows a weak coupling of minus 20 dB when decoupling minus 30 dB (Fig. 14). The use of such a BUT leads to some complication of the microwave circuit of the device (two different boards are used, Figs. 10, 11) and a special kind of load, but it provides a technical result. Decoupling minus 30 dB allows you to neglect the effect of reflections from the antenna on the calibration error.
Таким образом, достижение технического результата получается за счет использования НО со слабой связью на ППЛ и конструкции узла, состоящего из двух плат, на одной из которых располагается НО, а на другой симметрирующее устройство.Thus, the achievement of the technical result is obtained by using BUT with weak coupling on the PPL and the design of the node consisting of two boards, on one of which is BUT, and on the other a balancing device.
Описание технических решений по изобретениюDescription of technical solutions according to the invention
Технической задачей изобретения является повышение точности пеленгации и расширение рабочего диапазона в сторону высоких частот.An object of the invention is to improve the accuracy of direction finding and expanding the operating range towards high frequencies.
Технический результат изобретения - погрешность определения пеленга на порядок меньше чем у прототипа и в обоих случаях зависит от частоты сигнала.The technical result of the invention is the error in determining the bearing is an order of magnitude smaller than that of the prototype and in both cases depends on the frequency of the signal.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена структурная схема аналога изобретения.Figure 1 presents the structural diagram of an analogue of the invention.
На фиг.2 представлена структурная схема первого варианта ближайшего аналога изобретения, принятого за прототип первого и третьего варианта изобретения.Figure 2 presents the structural diagram of the first variant of the closest analogue of the invention adopted for the prototype of the first and third variants of the invention.
На фиг.3 представлена структурная схема второго варианта ближайшего аналога изобретения, принятого за прототип второго варианта изобретения.Figure 3 presents the structural diagram of the second variant of the closest analogue of the invention, adopted as a prototype of the second variant of the invention.
На фиг.4 представлена структурная схема первого варианта изобретения.4 is a structural diagram of a first embodiment of the invention.
На фиг.5 представлена структурная схема второго варианта изобретения.5 is a structural diagram of a second embodiment of the invention.
На фиг.6 представлена структурная схема третьего варианта исполнения изобретения.Figure 6 presents a structural diagram of a third embodiment of the invention.
На фиг.7 представлена структурная схема блока управления.Figure 7 presents the structural diagram of the control unit.
На фиг.8 представлен вид на раскрыв антенны.On Fig presents a view of the opening of the antenna.
На фиг.9 представлен вид с боку корпуса контрольного узла с диаметральным поперечным сечением антенны.Figure 9 presents a side view of the housing of the control node with a diametrical cross section of the antenna.
На фиг.10 представлен вид с верху на топологический рисунок схемы контрольного узла.Figure 10 presents a top view of the topological drawing of the control node circuit.
На фиг.11 представлен вид с верху на платы внутри корпуса контрольного узла.11 is a top view of the boards inside the housing of the control unit.
На фиг.12 представлен эскиз согласованной нагрузки.On Fig presents a sketch of the agreed load.
На фиг.13 приведен расчетный график коэффициента отражения согласованной нагрузки в децибелах (дБ) в функции частоты от 6 до 18 ГГц.On Fig shows a calculated graph of the reflection coefficient of the matched load in decibels (dB) as a function of frequency from 6 to 18 GHz.
На фиг.14. представлены расчетные графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) направленного ответвителя (НО) со слабой связью, выполненного на подвешенной полосковой линии (ППЛ). По оси абсцисс отложена рабочая частота в ГГц, по оси ординат отложены значения разных коэффициентов матрицы рассеяния направленного ответвителя (НО) в дБ. Коэффициент матрицы S22 равен коэффициенту S11. На графиках кривая, помеченная значком Δ, соответствует коэффициенту отражения, значком - коэффициенту связи S13, значком коэффициенту развязки S14.On Fig. calculated graphs of the amplitude-frequency characteristics (AFC) of a directional coupler (BUT) with weak coupling, performed on a suspended strip line (PPL), are presented. The operating frequency in GHz is plotted along the abscissa, and the values of the different coefficients of the scattering matrix of the directional coupler (BUT) in dB are plotted along the ordinate. The coefficient of the matrix S 22 is equal to the coefficient S 11 . In the graphs, the curve marked with the Δ symbol corresponds to the reflection coefficient, the icon corresponds to the coupling coefficient S 13 , and the decoupling coefficient S 14 .
На фиг.15 представлен график расчетных значений коэффициента отражения для перехода от подвешенной полосковой линии (ППЛ) к микрополосковой линии (МПЛ) при соединении линий, расположенных на разных платах.On Fig presents a graph of the calculated values of the reflection coefficient for the transition from the suspended strip line (PPL) to the microstrip line (MPL) when connecting lines located on different boards.
На фиг.16а, б представлены электрические схемы переключателей контрольных сигналов на два 16а и на три канала 16б.On figa, b presents the electrical circuit of the control signal switches on two 16A and three channels 16b.
На фиг.17 приведена таблица значений погрешностей определения пеленга для прототипа и изобретения.On Fig shows a table of values of the errors of determination of the bearing for the prototype and invention.
На фиг.18 представлена конструкция ненаправленного элемента связи в виде резистивного ответвителя.On Fig presents the design of an omnidirectional communication element in the form of a resistive coupler.
На фиг.19 представлена конструкция штыревого разъема в разрезе.On Fig presents the design of the pin connector in the context.
На фиг.20 представлена расчетная кривая отраженной мощности от штыревого разъема. По оси абсцисс отложена частота в ГГц, по оси ординат - мощность в дБ.On Fig presents the calculated curve of the reflected power from the pin connector. The frequency in GHz is plotted along the abscissa, and the power in dB is plotted along the ordinate.
На фиг.21 представлены амплитудно-частотные характеристики для элемента НЭС с резистивным ответвителем. По оси абсцисс отложена частота в ГГц, по оси ординат -мощность в дБ. На фиг.21 обозначено:On Fig presents the amplitude-frequency characteristics for the element of the NES with a resistive coupler. The frequency in GHz is plotted on the abscissa, and the power in dB on the ordinate. On Fig indicated:
- □ - ответвленная мощность;- □ - branch power;
- Δ - отраженная от входа мощность.- Δ is the power reflected from the input.
Потери прошедшей мощности по основному каналу составляют 1,2 дБ.The loss of transmitted power on the main channel is 1.2 dB.
На фиг.22 представлена расчетная таблица оценок погрешностей пеленгации в случае использования элементов НЭС в виде резистивного ответвителя.On Fig presents a calculation table of estimates of errors of direction finding in the case of using elements of the NES in the form of a resistive coupler.
На фиг.4, 5 и 6 введены обозначения элементов структурных схем вариантов исполнения изобретения:Figure 4, 5 and 6 introduced the designation of the structural elements of the embodiments of the invention:
1-1, 1-2, …, 1-N - приемные антенны;1-1, 1-2, ..., 1-N - receiving antennas;
2-1, 2-2, …, 2-N - ненаправленные элементы связи (НЭС);2-1, 2-2, ..., 2-N - non-directional communication elements (NES);
3-1, 3-2, …, 3-N - смесители;3-1, 3-2, ..., 3-N - mixers;
4-1, 4-2, …, 4-N - усилители промежуточной частоты (УПЧ);4-1, 4-2, ..., 4-N - intermediate frequency amplifiers (IFA);
5 - гетеродин (гетеродинный генератор);5 - local oscillator (local oscillator);
6, 6.1 и 6.2 - генераторы контрольных сигналов (ГКС);6, 6.1 and 6.2 - control signal generators (GCS);
7.1, 7.2 и 7.3 - двухканальные переключатели контрольных сигналов (ПКС2);7.1, 7.2 and 7.3 - two-channel control signal switches (PKS2);
8.1, 8.2, 8.3 и 8.4 - согласованные нагрузки (СН);8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 - coordinated loads (SN);
9 - блок обработки и управления (БУ);9 - processing and control unit (CU);
10-1, 10-2, …, 10-N - контрольные узлы;10-1, 10-2, ..., 10-N - control nodes;
11-1, 11-2, …, 11-N- малошумящие усилители (МШУ);11-1, 11-2, ..., 11-N- low noise amplifiers (LNA);
12 - делитель мощности (ДМ);12 - power divider (DM);
13.1, 13.2 - трехканальные переключатели контрольных сигналов (ПКСЗ).13.1, 13.2 - three-channel control signal switches (PKSZ).
На фиг.4, 5 и 6 введено двойное цифровое обозначение позиций: первая цифра означает номер функционального узла, вторая цифра означает порядковый номер конкретного функционального узла в структурной схеме пеленгационного устройства. Единственный узел в структурной схеме пеленгационного устройства обозначается одной цифрой или числом.In figures 4, 5 and 6, a double digital designation of positions is introduced: the first digit indicates the number of the functional unit, the second digit indicates the serial number of a specific functional unit in the structural diagram of the direction finding device. The only node in the structural diagram of the direction finding device is indicated by a single digit or number.
На фиг.7 узлы блока управления 9 обозначаются числами первой сотни.In Fig.7, the nodes of the
101 - узел оцифровки сигналов в радиоканалах 1, 2, … N;101 - node digitization of signals in the
102 - узел управления режимами работ блоков устройства пеленгации;102 - control unit operating modes of the blocks of the direction finding device;
103 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);103 - programmable logic integrated circuit (FPGA);
104 - шина связи.104 - communication bus.
На фиг.8, 9, 10, 11, 12 узлы контрольного устройства 10-i обозначаются числами второй сотни.On Fig, 9, 10, 11, 12, the nodes of the control device 10-i are indicated by the numbers of the second hundred.
201 - двухзаходная спираль (излучатель антенны);201 - two-way spiral (antenna emitter);
202 - объемный резонатор антенны, формирующий диаграмму направленности антенны;202 is a cavity resonator of an antenna forming an antenna pattern;
203 - корпус контрольного устройства;203 - the body of the control device;
204 - фланец корпуса 203 с коническим выступом 205;204 - flange of the
205 - полый конический выступ со срезанной вершиной и сквозным коническим отверстием по ее центру;205 - a hollow conical protrusion with a cut top and a through conical hole in its center;
206 - диэлектрическая плата без экрана на обратной стороне предназначена для размещения СВЧ элементов на подвешенной полосковой линии (ППЛ) и выполнена из поликора;206 - a dielectric board without a screen on the reverse side is designed to place microwave elements on a suspended strip line (PPL) and is made of polycor;
207 - основное плечо направленного ответвителя (НО) со слабой связью, порядка минус 20 дБ;207 - the main shoulder of a directional coupler (BUT) with weak coupling, of the order of minus 20 dB;
208 - боковое плечо НО;208 - lateral shoulder BUT;
213 - резистивная площадка согласованной нагрузки на плате 206;213 - resistive platform matched load on the
214 - металлизированные площадки согласованной нагрузки, выполненные на лице платы 206;214 - metallized areas of the agreed load, made on the face of the
215 - металлизированные площадки, выполненные на обратной стороне платы 206;215 - metallized pads made on the back of the
216 - вторая диэлектрическая плата с экраном на обратной стороне выполнена из материала типа RO3006;216 - the second dielectric board with a screen on the reverse side is made of material of the type RO3006;
217 - отрезок микрополосковой линии (МПЛ) на плате 216, соединяющий вход НО с лицевым проводником 218 симметрирующего устройства (фиг.10).217 is a segment of a microstrip line (MPL) on a
218 - проводник симметрирующего устройства на лицевой стороне платы 216, соединяющий отрезок 217 МПЛ с проводником двухпроводной линии 220 на лицевой стороне платы;218 —conductor of the balancing device on the front side of the
219 - проводник симметрирующего устройства на обратной стороне платы 216, соединяющий экран МПЛ с проводником двухпроводной линии 220 на обратной стороне платы;219 - a conductor of a balancing device on the back of the
220 - двухпроводная линия, соединенная с входом двухзаходной спирали антенны;220 - a two-wire line connected to the input of the two-way antenna spiral;
221 - металлизированная площадка на плате 216;221 - metallized area on the
222 - металлизированные отверстия на площадке 221 платы 216;222 - metallized holes on the
223 - металлическая перемычка, соединяющая отрезки линий 210 и 217;223 - a metal jumper connecting the segments of
224 - металлические перемычки, соединяющие металлизированные площадки 214 с 221;224 - metal jumpers connecting the metallized
227 - коаксиальный СВЧ разъем, через который контрольный узел 10-к соединяется с МШУ 11-к;227 - coaxial microwave connector through which the control node 10-k is connected to the LNA 11-k;
228 - коаксиальный СВЧ разъем, через который контрольный узел 10-к соединяется с элементом 2-к контрольного канала;228 — a coaxial microwave connector through which a 10-k control unit is connected to a 2-k control channel element;
На фиг.16а элементы электрической схемы переключателей сигналов на два канала (ПКС2) обозначены числами третьей сотни.On figa elements of the electrical circuit of the signal switches to two channels (PKS2) are indicated by the numbers of the third hundred.
301 - контакт для сигнала, управляющего напряжения.301 - contact for the signal, the control voltage.
302 - резистор, обеспечивающий напряжение управления состоянием диода. 303.1, 303.2 и 303.3 - индуктивности, развязывающие цепь постоянного тока от СВЧ цепи.302 is a resistor providing voltage to control the state of the diode. 303.1, 303.2 and 303.3 are inductances that decouple the DC circuit from the microwave circuit.
304.1 и 304.2 - pin-диоды.304.1 and 304.2 are pin diodes.
305 - вход СВЧ сигнала.305 - input microwave signal.
306 - первый выход СВЧ сигнала.306 - the first output of the microwave signal.
307 - второй выход СВЧ сигнала.307 - the second output of the microwave signal.
На фиг.166 элементы электрической схемы переключателя на три канала (ПКСЗ) обозначены числами четвертой сотни.On Fig elements of the electrical circuit of the switch to three channels (PKSZ) are indicated by the numbers of the fourth hundred.
401.1 и 401.2 - контакты для подачи управляющего напряжения.401.1 and 401.2 - contacts for supplying control voltage.
402.1 и 402.2 - резисторы, обеспечивающие напряжение управления состояниями диодов.402.1 and 402.2 are resistors that provide voltage for controlling the state of diodes.
403.1 - 403.5 - индуктивности, развязывающие цепь постоянного тока от СВЧ цепей.403.1 - 403.5 - inductance, decoupling the DC circuit from microwave circuits.
404.1 и 404.2- pin-диоды.404.1 and 404.2-pin diodes.
405.1, 405.2 - СВЧ согласованные нагрузки без заземления.405.1, 405.2 - microwave matched loads without grounding.
406 - вход СВЧ сигнала.406 - input microwave signal.
407 - выход СВЧ сигнала.407 - the output of the microwave signal.
408, 409, 410, и 411 -точки соединения СВЧ - элементов схемы. Переключатели 7.1, 7.2 и 7.3 выполнены по принципиальной электрической схеме фиг.16а, а переключатели 13.1 и 13.2 по схеме 166.408, 409, 410, and 411 - connection points of microwave - circuit elements. The switches 7.1, 7.2 and 7.3 are made according to the circuit diagram of FIG. 16a, and the switches 13.1 and 13.2 according to the circuit 166.
На фиг.18 введены обозначения структурных элементов резистивного ответвителя:On Fig introduced designation of the structural elements of the resistive coupler:
501, 502 - стандартные гнездовые разъемы (СРГ-50-751 ФВ ВРО.364.049 ТУ);501, 502 - standard female connectors (SRG-50-751 FV VRO.364.049 TU);
503 - штыревой разъем;503 - pin connector;
504 - корпус;504 - case;
505 - пленочный резистор R=100 Ом, с поверхностным сопротивлением 100 Ом/а;505 - film resistor R = 100 Ohms, with a surface resistance of 100 Ohms / a;
506 - линия основного канала на ППЛ;506 - line of the main channel on the PPL;
507 - линия резистивного ответвителя.507 - line resistive coupler.
На фиг.19 введены обозначения структурных элементов штыревого разъема;On Fig introduced designations of the structural elements of the pin connector;
601 - центральный штырь;601 - the central pin;
602 - гайка;602 - a nut;
603 - корпус разъема;603 - connector housing;
604, 605 - фторопластовые шайбы;604, 605 - fluoroplastic washers;
606 - фиксирующее кольцо;606 - a fixing ring;
607 - пружина;607 - spring;
608 - корпус НЭС;608 - NES building;
609 - плата с резистивным ответвителем.609 - board with a resistive coupler.
Переключатель 7.1 СВЧ входом 305 соединен с выходом генератора 6. Первый выход переключателя 7.1. соединен с первым выходом переключателя 7.2, вход которого соединен с входом-выходом элемента связи 2-1. Второй выход переключателя 7.2 соединен с согласованной нагрузкой 8.1. Переключатель 7.3 СВЧ входом 305 соединен с входом-выходом элемента связи 2-N. Первый выход 306 переключателя соединен с согласованной нагрузкой 8.2, а второй выход 307 переключателя 7.3 соединен со вторым выходом переключателя 7.1.The switch 7.1
Переключатель 7.1 обеспечивает соединения: при минусе на контакте 301 соединены СВЧ входы 305, 306, а при плюсе на контакте 301 соединены СВЧ входы 305 и 307.Switch 7.1 provides connections: with minus on
Переключатели 13.1 и 13.2 обеспечивают три соединения: при плюсе на контакте 401.1 и минусе на контакте 401.2 соединены СВЧ вход 406 с согласованной нагрузкой 405.1, а СВЧ выход 407 с нагрузкой 405.2, обеспечивается два соединения, при минусе на контакте 401.1 и плюсе на контакте 401.2 соединены СВЧ входы 406 с СВЧ выходом 407, обеспечивается еще одно соединение.Switches 13.1 and 13.2 provide three connections: with a plus on pin 401.1 and a minus on pin 401.2, a
Первый вариант исполнения изобретения (фиг.4)The first embodiment of the invention (figure 4)
Технический результат по этому варианту изобретения достигается благодаря тому, что пеленгационное устройство содержит: N приемных радиоканалов, состоящих из N приемных антенн 1-1, 1-2, 1-3, … 1-N, N контрольных узлов 10-1, 10-2, …, 10-N, N малошумящих усилителей 11-1, 11-2, …, 11-N, N смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N и N усилителей промежуточной частоты (УПЧ) 4-1, 4-2, 4-3, …, 4-N.The technical result of this embodiment of the invention is achieved due to the fact that the direction finding device contains: N receiving radio channels, consisting of N receiving antennas 1-1, 1-2, 1-3, ... 1-N, N control nodes 10-1, 10- 2, ..., 10-N, N low-noise amplifiers 11-1, 11-2, ..., 11-N, N mixers 3-1, 3-2, 3-3, ..., 3-N and N intermediate frequency amplifiers ( UPCH) 4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N.
Кроме того, пеленгационное устройство содержит контрольный радиоканал, который состоит из контрольного генератора 6, трех переключателей 7.1, 7.2 и 7.3, двух согласованных нагрузок 8.1, 8.2 и N ненаправленных элементов связи 2-1, … 2-N.In addition, the direction finding device contains a control radio channel, which consists of a
Пеленгационное устройство также содержит: гетеродин 5 и блок управления 9.The direction finding device also comprises: a
Все N антенн идентичны и предназначены для приема радиосигнала и могут быть выполнены, например, спиральными, рупорными и др. СВЧ диапазона волн. Антенны собранны в линейную или плоскую фазированную антенную решетку (ФАР) пеленгационного устройства. Один или несколько радиоканалов пеленгационного устройства служат радиоканалом опорного сигнала для измерения разности фаз радиосигналов других каналов.All N antennas are identical and designed to receive a radio signal and can be made, for example, spiral, horn, and other microwave wave range. Antennas are assembled in a linear or flat phased antenna array (PAR) of a direction finding device. One or more radio channels of the direction finding device serve as the radio channel of the reference signal for measuring the phase difference of the radio signals of other channels.
Ненаправленные элементы связи (НЭС) 2-1, 2-2, 2-N предназначены для передачи контрольного сигнала генератора 6 на входы N контрольных узлов 10-1, 10-2, …, 10-N пеленгационного устройства. НЭС могут быть выполнены на перекрещивающихся слабосвязанных линиях СВЧ на резистивных делителях мощности. Каждый НЭС имеет с одной стороны основной линии вход- выход и выход-вход с другой стороны, и выход боковой линии.Non-directional communication elements (NES) 2-1, 2-2, 2-N are designed to transmit the control signal of the
Смесители 3-1, 3-2, …, 3-N предназначены для преобразования высокой частоты радиосигнала в промежуточную частоту и имеют вход радиосигнала, вход гетеродинного сигнала и выход сигнала промежуточной частоты. Смесители могут быть выполнены на диодах по известным схемам СВЧ.Mixers 3-1, 3-2, ..., 3-N are designed to convert a high frequency radio signal to an intermediate frequency and have a radio signal input, a heterodyne signal input and an intermediate frequency signal output. Mixers can be made on diodes according to known microwave circuits.
Усилители промежуточной частоты (УПЧ) 4-1, 4-2, …, 4-N могут быть выполнены на транзисторах по известным схемам УПЧ.Amplifiers of intermediate frequency (UPCH) 4-1, 4-2, ..., 4-N can be made on transistors according to well-known schemes of UPCH.
Сигнал гетеродина 5 предназначен для преобразования радиосигналов высокой частоты в сигналы промежуточной частоты (ПЧ) с помощью смесителей. Гетеродин 5 может быть выполнен на транзисторах по известным схемам СВЧ генераторов.The
Генератор 6 контрольных сигналов предназначен для калибровки пеленгационного устройства в контрольном режиме работы. Перестраиваемые гетеродин 5 генератор 6 выполняются на транзисторах по известным схемам СВЧ генераторов. На частотах 1-2 ГГц используется схема с общей базой на транзисторе с варакторным диодом для перестройки частоты. На более высоких частотах схема генератора дополняется умножителем частоты с фильтрами. Генератор 6 имеет рабочий диапазон частот, совпадающий с рабочим диапазоном пеленгационного устройства.The
Переключатели третий 7.1, первый 7.2 и второй 7.3 выполнены двухканальными и предназначены для переключения направления подачи контрольного сигнала в радиоканалы на первом и втором этапах калибровки пеленгационного устройства от первого к 14-му радиоканалу и, наоборот, от N-ого к первому. В качестве переключателей может быть использован переключатель, принципиальная электрическая схема которого приведена на фиг.16а. Переключатель 7.1 имеет вход 301 сигналов управления, вход 305 контрольных сигналов СВЧ и выходы 306, 307 контрольных сигналов.The third switches 7.1, the first 7.2 and the second 7.3 are made two-channel and are designed to switch the direction of the control signal in the radio channels at the first and second stages of calibrating the direction finding device from the first to the 14th radio channel and, conversely, from the Nth to the first. As switches, a switch can be used, the circuit diagram of which is shown in figa. The switch 7.1 has an
Согласованные нагрузки 8.1 и 8.2 предназначены для поглощения контрольного сигнала на разных концах линии контрольного канала на разных этапах калибровки и могут быть выполнены в пленочном исполнении. Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСТи) согласованных нагрузок должен быть менее 1,5, что соответствует отражению контрольного сигнала от входа нагрузки на уровне менее минус 16 дБ.Consistent loads 8.1 and 8.2 are designed to absorb the control signal at different ends of the control channel line at different stages of calibration and can be performed in film version. The standing wave voltage coefficient (CTF) of the agreed loads should be less than 1.5, which corresponds to the reflection of the control signal from the load input at a level of less than minus 16 dB.
Блок управления БУ 9 предназначен для:The
- управления работой гетеродина 5, генератора 6 и переключателей 7.1, 7.2, 7.3;- control of the
- оцифровки сигналов в радиоканалах 1, 2, …, N на выходах УПЧ 4-к;- digitization of signals in the
- управления режимами калибровки и пеленгации;- control of calibration and direction finding modes;
- определения данных калибровки;- definition of calibration data;
- определения данных пеленгации;- definitions of direction finding data;
- корректировки данных пеленгации с учетом калибровки.- Correction of direction finding data taking into account calibration.
Блок управления 9 содержит (фиг.7): узел 101, который предназначен для оцифровки сигналов ПЧ радиоканалов 1,2, …, N, поступающих от УПЧ, и выполнен на аналого-цифровых преобразователях (АЦП) - комплектующее изделие, узел 102, который предназначен для обработки результатов измерений и организации работы БУ 9, представляющий собой процессор - комплектующее изделие для цифровой обработки сигналов (ЦОС), узел 103, который предназначен для включения и выключения управляемых узлов пеленгационного устройства, представляющий собой программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) - комплектующее изделие, узел 104, который предназначен для передачи цифровой информации от процессора 102 к ПЛИС 103.The
Процессор 102 состоит из ОЗУ - оперативного запоминающего устройства и ПЗУ - постоянного запоминающего устройства.The
ОЗУ предназначено для оперативного сохранения входных и выходных данных программ 102а-102г. ПЗУ предназначено для хранения программ 102а-102г.RAM is intended for the operational storage of input and output data of programs 102a-102g. ROM is intended for storing programs 102a-102g.
Программа 102а предназначена для определения разности фаз между сигналом опорного радиоканала и сигналами всех остальных радиоканалов.Program 102a is intended to determine the phase difference between the signal of the reference radio channel and the signals of all other radio channels.
Программа 102б предназначена для определения калибровочных значений разностей фаз сигналов радиоканалов по отношению к сигналу опорного канала.Program 102b is intended to determine the calibration values of the phase differences of the signals of the radio channels with respect to the signal of the reference channel.
Программа 102в предназначена для корректировки разностей фаз сигналов пеленгации.Program 102c is intended to correct phase differences of direction finding signals.
Программа 102г предназначена для управления рабочим и калибровочным режимами работы пеленгационного устройства. Данные программы 102г поступают через шину 104 на программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 103.Program 102g is designed to control the operating and calibration modes of the direction finding device. Program data 102g is received via
На выходе ПЛИС подключены цифровые аналоговые преобразователи (ЦАП), которые преобразуют цифровые сигналы в аналоговые управляющие напряжения. Оператор - пользователь программирует ПЛИС в соответствии с требованиями режимов работы и управления этими режимами с помощью управляемых элементов пеленгационного устройства, к которым подключены выходы ЦАП.At the FPGA output, digital analog converters (DACs) are connected, which convert digital signals to analog control voltages. Operator - the user programs the FPGA in accordance with the requirements of the operating modes and control of these modes using the controlled elements of the direction finding device to which the DAC outputs are connected.
БУ 9 в первом варианте исполнения изобретения имеет N входов сигналов промежуточной частоты (ПЧ) и 5 выходов управляющих сигналов: контрольного генератора 6, гетеродина 5 и трех переключателей 7.1, 7.2 и 7.3.
БУ 9 во втором варианте исполнения изобретения имеет N входов сигналов ПЧ и 5 выходов управляющих сигналов: контрольных генераторов 6.1 и 6.2, гетеродина 5 и двух переключателей 7.2 и 7.3.
БУ 9 в третьем варианте исполнения изобретения имеет N входов сигналов ПЧ и 4 выхода управляющих сигналов: контрольного генератора 6, гетеродина 5 и двух переключателей 13.1 и 13.2.
Контрольные узлы 10-1, 10-2, …, 10-N идентичны и предназначены для калибровки радиоканалов. Каждый контрольный узел содержит (фиг.9, 10, 11) корпус 203, к передней стенке 204 которого прикрепляется резонатор 202 с антенной 201, радиосхему, состоящую из двух плат 206 с элементами подвешенной полосковой линии (ППЛ) и 216 с элементами микрополосковой линии (МПЛ) и двух проводной линии. В радиосхему контрольного узла (фиг.10) входят: НО, согласованная нагрузка, симметрирующее устройство и двухпроводная линия.The control nodes 10-1, 10-2, ..., 10-N are identical and are designed to calibrate the radio channels. Each control unit contains (Figs. 9, 10, 11) a
Основное плечо 207 НО соединено отрезком 210 ППЛ и отрезком 217 МПЛ с лицевым проводником 218 симметрирующего устройства, заканчивающегося первым лицевым отрезком двухпроводной линии 220. Экран платы 216 переходит в проводник 219 симметрирующего устройства, заканчивающийся вторым отрезком двухпроводной линии 220. Выход основного плеча 207 НО соединен с разъемом 227. Боковое плечо 208 НО соединено отрезком ППЛ 211 с разъемом 228, выход бокового плеча 208 отрезком 212 соединен с согласованной нагрузкой 213, металлические площадки 214, которой соединены с «землей» с помощью металлических перемычек 224 металлической площадки 221 с металлизированными отверстиями 222 с металлическим экраном - «землей» платы 216.The
Контрольный узел имеет вход радиоканала, соединенный с антенной. Выход радиоканала, который также является выходом контрольного сигнала при калибровке, соединен через разъем 227 с входом МШУ радиоканала.The control unit has a radio channel input connected to the antenna. The output of the radio channel, which is also the output of the control signal during calibration, is connected via
Контрольный узел имеет разъем 228, к которому присоединяется НЭС контрольного канала. Разъем 228 слабой связью связан с выходом радиоканала этого узла.The control unit has a
Первая диэлектрическая палата 206 выполнена из поликора без экрана на обратной стороне и предназначена для размещения элементов СВЧ на ППЛ (фиг.10, 11).The first
Вторая диэлектрическая палата 216 с экраном на обратной стороне предназначена для размещения элементов СВЧ контрольного устройства на МПЛ и двухпроводной линии (фиг.10, 11).The second
Малошумящие усилители МШУ 11-1, 11-2, …, 11-N идентичны и предназначены для усиления радиосигналов высокой частоты при малом уровне шума. Уровень шума не должен превышать 2 дБ. Усилители МШУ выполняются по известным схемам.Low-noise amplifiers LNA 11-1, 11-2, ..., 11-N are identical and are designed to amplify high-frequency radio signals with a low noise level. Noise level should not exceed 2 dB. LNA amplifiers are made according to well-known schemes.
Соединение элементов схемы пеленгационного устройства по первому варианту исполнения изобретения (фиг.4)The connection of the circuit elements of the direction finding device according to the first embodiment of the invention (figure 4)
В каждом i-ом радиоканале пеленгационного устройства антенна 1-i, контрольный узел 10-i, усилитель МШУ 11-i, смеситель 3-i и УПЧ 4-i. соединенны последовательно. Выход УПЧ 4-i соединен с входом 4-i сигнала промежуточной частоты блока управления (БУ) 9. Выход гетеродина 5 соединен со всеми гетеродинными входами N смесителей.In each i-th radio channel of the direction-finding device, the antenna 1-i, the control unit 10-i, the amplifier LNA 11-i, the mixer 3-i and the amplifier 4-i. connected in series. The output of the UPCH 4-i is connected to the input 4-i of the intermediate frequency signal of the control unit (CU) 9. The output of the
В контрольном радиоканале все N ненаправленных элементов связи (НЭС) 2-i соединены входами-выходами и выходами-входами последовательно. Выходы контрольных сигналов НЭС соединены с входами контрольных сигналов соответствующих контрольных узлов.In the control radio channel, all N omnidirectional communication elements (NES) 2-i are connected by inputs-outputs and outputs-inputs in series. The outputs of the control signals of the NES are connected to the inputs of the control signals of the respective control nodes.
Переключатель 7.1 входом контрольного сигнала 305 соединен с выходом генератора 6. Первый выход контрольного сигнала переключателя 7.1. соединен с первым входом контрольного сигнала переключателя 7.3.The switch 7.1
Второй выход контрольного сигнала переключателя 7.1. соединен с входом контрольного сигнала переключателя 7.2, вход-выход контрольного сигнала которого соединен с входом-выходом первого элемента связи 2.1. Второй выход контрольного сигнала переключателя 7.2 соединен с согласованной нагрузкой 8.1.The second control signal output of the switch 7.1. connected to the control signal input of switch 7.2, the control signal input-output of which is connected to the input-output of the first communication element 2.1. The second control signal output of switch 7.2 is connected to the matched load 8.1.
Переключатель 7.3 соединен выходом-входом 305 контрольного сигнала с входом-выходом последнего ненаправленного элемента связи 2-N. Выход контрольного сигнала переключателя 7.3 соединен с согласованной нагрузкой 8.2. Выходы согласованных нагрузок 8.1 и 8.2 соединены с общим проводником «землей».The switch 7.3 is connected by the output-
При минусе на контакте 301 соединяются вход 305 контрольного сигнала и первый выход 306 контрольного сигнала, при плюсе на контакте 301 соединяются вход 305 контрольного сигнала и второй выход 307 контрольного сигнала.With a minus on the
Входы управляющих сигналов: гетеродина 5, генератора 6 и переключателей 7.1, 7.2, 7.3 соединены с соответствующими выходами БУ 9.The inputs of the control signals:
Калибровка и работа пеленгационного устройства первого варианта исполнения изобретения (фиг.4)Calibration and operation of the direction finding device of the first embodiment of the invention (figure 4)
Калибровка радиоканалов пеленгационного устройства производится в два этапа при отсутствии пеленгационных радиосигналов.Calibration of the radio channels of the direction finding device is carried out in two stages in the absence of direction finding radio signals.
Первый этап калибровки (1-ый вариант)The first stage of calibration (1st option)
С помощью команд БУ 9 включаются генератор 6 и гетеродин 5, переключатели 7.1, 7.2 и 7.3 включаются в положение, когда вход 305 соединен с выходом 306. При этом выход генератора 6 соединяется через выход переключателя 7.1 с выходом 306 переключателя 7.2 и через вход 305 переключателя 7.2 соединяется с входом-выходом НЭС 2-1 калибровочного канала, а вход-выход НЭС 2-N, соединяется через вход 305 и выход 306 переключателя 7.3 с входом согласованной нагрузки 8.2.Using the
Контрольный сигнал генератора 6 через переключатели 7.1 и 7.2 и ненаправленные элементы связи (НЭС) поступает на входы контрольных устройств, через боковые плечи НО 208 и основные 207 со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с первого. Далее контрольный сигнал в радиоканале усиливается МШУ 11-i, преобразуется смесителем 3-i в сигнал промежуточной частоты (ПЧ), усиливается в УПЧ 4-i и поступает в блок управления БУ 9. В БУ 9 в узле 101 сигналы проходят оцифровку, в узле 102 с помощью программы 102а определяются значения амплитуд и разностей фаз сигналов радиоканалов относительно опорного радиоканала, соответствующие первому этапу. Эти значения сохраняются в ОЗУ узла 102. Выключают генератор 6.The control signal of the
Второй этап калибровки (1-ый вариант)The second stage of calibration (1st option)
С помощью команд с БУ 9 переключатели 7.1, 7.2 и 7.3. переводятся в положение, когда соединяется вход 305 с выходом 307.Using commands from
При этом выход генератора 6 соединяется через переключатели 7.1 и 7.3 с входом-выходом НЭС 2-N, а вход-выход НЭС 2-1, через переключатель 7.2 присоединяется к входу согласованной нагрузки 8.1. Включают генератор 6 и гетеродин 5.In this case, the output of the
Контрольный сигнал генератора 6 через переключатели 7.1 и 7.3 и боковое плечо ненаправленных элементов связи поступает на входы контрольных устройств, в боковые 208 и основные 207 плечи НО со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с N-го, и далее контрольный сигнал преобразуется, как и на первом этапе калибровки. Выключают генератор 6.The control signal of the
Рассмотрим подробно процесс калибровочных поправок для двух каналов. Примем первый канал за опорный.Let us consider in detail the process of calibration corrections for two channels. We accept the first channel as the reference one.
На первом этапе калибровки получим разность фаз:At the first stage of calibration, we obtain the phase difference:
Δ21=(Ф2+Ф12)-Ф1,Δ 21 = (Ф 2 + Ф 12 ) -Ф 1 ,
где Ф1 - фаза СВЧ сигнала в опорном канале, при прохождении от точки ввода до БУ 9.where f 1 is the phase of the microwave signal in the reference channel, when passing from the input point to
Ф2 - фаза во втором канале, при прохождении от точки ввода во второй канал до БУ 9.F 2 - phase in the second channel, when passing from the entry point into the second channel to
Ф12 - фаза СВЧ сигнала при прохождении в калибровочном канале от первого радиоканала до второго.F 12 is the phase of the microwave signal when passing in the calibration channel from the first radio channel to the second.
На втором этапе калибровки получим разность фаз:At the second stage of calibration, we obtain the phase difference:
Δ21=Ф2-(Ф12+Ф1).Δ 21 = Ф 2 - (Ф 12 + Ф 1 ).
Таким образом, фазовая поправка к рабочему режиму для двух каналов определяется программным путем:Thus, the phase correction to the operating mode for two channels is determined by software:
ΔФ21=(Δ21+Δ21)/2.ΔΦ 21 = (Δ 21 + Δ 21 ) / 2.
При этом величина Ф12 не входит в конечную формулу.Moreover, the value of F 12 is not included in the final formula.
Рабочий режим пеленгационного устройства (1-ый вариант)Direction finding device operating mode (1st option)
В рабочем режиме пеленгатора выключают генератор 6. Состояние переключателей 7.1, 7.2 и 7.3 в произвольном положении. Сигналы через антенны поступают во все радиоканалы и проходят свои пути до БУ 9.In the operating mode, the direction finder turns off the
После оцифровки, определяются разности фаз относительно k-го опорного канала.After digitization, phase differences are determined relative to the k-th reference channel.
Благодаря НО со слабой связью (элементы 207, 208 контрольного устройства 10-i) при входе сигнала со стороны антенны в калибровочный канал попадает мощность менее минус 30 дБ от мощности, поступившей в радиоканал, которой можно пренебречь.Due to the weak coupling BUT (
Значения разностей фаз ΔФik калибровочных сигналов пропорциональны разности электрических длин радиоканалов, начиная от точки ввода калибровочного сигнала в радиоканал. Эти разности фаз вычитаются из разностей фаз, полученных в режиме пеленгации.The values of the phase differences ΔΦik of the calibration signals are proportional to the difference in the electrical lengths of the radio channels, starting from the point of entry of the calibration signal into the radio channel. These phase differences are subtracted from the phase differences obtained in the direction finding mode.
Второй вариант исполнения изобретения (фиг.5)The second embodiment of the invention (figure 5)
Технический результат по этому варианту изобретения достигается благодаря тому, что пеленгационное устройство содержит: N приемных радиоканалов, состоящих из N приемных антенн 1-1, 1-2, 1-3, … 1-N, N контрольных узлов 10-1, 10-2, …, 10-N, N малошумящих усилителей 11-1, 11-2, …, 11-N, N смесителей 3-1, 3-2, 3-3, …, 3-N и N усилителей промежуточной частоты (УПЧ) 4-1, 4-2, 4-3, …, 4-N.The technical result of this embodiment of the invention is achieved due to the fact that the direction finding device contains: N receiving radio channels, consisting of N receiving antennas 1-1, 1-2, 1-3, ... 1-N, N control nodes 10-1, 10- 2, ..., 10-N, N low-noise amplifiers 11-1, 11-2, ..., 11-N, N mixers 3-1, 3-2, 3-3, ..., 3-N and N intermediate frequency amplifiers ( UPCH) 4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N.
Кроме того, пеленгационное устройство содержит контрольный канал, который состоит из двух идентичных контрольных генераторов 6.1 и 6.2, двух идентичных переключателей первый 7.2 и второй 7.3 на два положения, двух согласованных нагрузок 8.1, 8.2 и N ненаправленных элементов связи (НЭС) 2-1, … 2-N. Пеленгационное устройство также содержит: гетеродин 5 и блок управления 9.In addition, the direction-finding device contains a control channel, which consists of two identical control oscillators 6.1 and 6.2, two identical first switches 7.2 and second 7.3 to two positions, two matched loads 8.1, 8.2 and N non-directional communication elements (NES) 2-1, ... 2-N. The direction finding device also comprises: a
Соединение элементов схемы пеленгационного устройства по второму варианту исполнения изобретения (фиг.5)The connection of the circuit elements of the direction finding device according to the second embodiment of the invention (figure 5)
В каждом i-ом радиоканале пеленгационного устройства антенна 1-i, контрольный узел 10-i, МШУ 11-i, смеситель 3-i и УПЧ 4-i. соединенны последовательно. Выход УПЧ 4-i соединен с входом 4-i сигнала промежуточной частоты блока управления (БУ) 9. Выход гетеродина 5 соединен со всеми гетеродинными входами N смесителей.In each i-th radio channel of the direction-finding device, the antenna is 1-i, the control unit is 10-i, the LNA 11-i, the mixer is 3-i and the amplifier is 4-i. connected in series. The output of the UPCH 4-i is connected to the input 4-i of the intermediate frequency signal of the control unit (CU) 9. The output of the
В контрольном канале все N ненаправленных элементов связи (НЭС) 2-i соединены входами-выходами и выходами-входами последовательно. Выходы контрольных сигналов НЭС соединены с входами контрольных сигналов соответствующих контрольных узлов.In the control channel, all N omnidirectional communication elements (NES) 2-i are connected by inputs-outputs and outputs-inputs in series. The outputs of the control signals of the NES are connected to the inputs of the control signals of the respective control nodes.
Выход контрольного сигнала контрольного генератора 6.1 соединен с входом контрольного сигнала переключателя 7.2, выход-вход которого соединен с входом-выходом первого ненаправленного элемента связи 2-1. Согласованная нагрузка 8.1 соединена с выходом контрольного сигнала переключателя 7.2.The control signal output of the control generator 6.1 is connected to the control signal input of the switch 7.2, the output-input of which is connected to the input-output of the first non-directional communication element 2-1. The coordinated load 8.1 is connected to the control signal output of switch 7.2.
Выход контрольного генератора 6.2 соединен с входом контрольного сигнала второго переключателя 7.3., Вход-выход последнего N-го элемента НЭС соединен с выходом-входом переключателя 7.3, выход контрольного сигнала которого соединен с входом согласованной нагрузки 8.2.The output of the control generator 6.2 is connected to the control signal input of the second switch 7.3., The input-output of the last N-th element of the NES is connected to the output-input of the switch 7.3, the control signal output of which is connected to the input of the matched load 8.2.
Выходы согласованных нагрузок 8.1 и 8.2 соединены с общим проводником «землей».The outputs of the agreed loads 8.1 and 8.2 are connected to a common conductor "ground".
Входы управляющих сигналов гетеродина 5, генераторов 6.1, 6.2 и переключателей 7.2 и 7.3 соединены с соответствующими выходами БУ 9.The inputs of the control signals of the
Калибровка и работа пеленгационного устройства второго варианта исполнения изобретения (фиг.5)Calibration and operation of the direction finding device of the second embodiment of the invention (figure 5)
Калибровка радиоканалов пеленгационного устройства производится в два этапа при отсутствии пеленгационных радиосигналов.Calibration of the radio channels of the direction finding device is carried out in two stages in the absence of direction finding radio signals.
Первый этап калибровки (2-ой вариант)The first stage of calibration (2nd option)
С помощью команд БУ 9 диоды переключателей 7.2 и 7.3. переводятся в положение (фиг.16а), когда вход 305 соединен с выходом 306. При этом выход генератора 6.1 подключается через переключатель 7.2 к входу-выходу НЭС 2-1 контрольного канала, а вход-выход НЭС 2-N присоединяется к входу согласованной нагрузки 8.2.Using
Включают генератор 6.1 и гетеродин 5.Include a 6.1 generator and a
Контрольный сигнал генератора 6.1 через переключатель 7.2 и ненаправленные элементы связи (НЭС) поступает на входы контрольных устройств, боковые 208 и основные 207 плечи НО со слабой связью и во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с первого. Далее контрольный сигнал в радиоканале усиливается усилителем МШУ 11-i, преобразуется смесителем 3-i в сигнал промежуточной частоты (ПЧ), усиливается в УПЧ 4-i и поступает в блок управления БУ 9. В БУ 9 в узле 101 сигналы проходят оцифровку, в узле 102 с помощью программы 102а определяются значения амплитуд и разности фаз и сигналов радиоканалов относительно опорного радиоканала, соответствующие первому этапу. Эти значения сохраняются в ОЗУ узла 102.The control signal of the generator 6.1 through the switch 7.2 and non-directional communication elements (NES) is fed to the inputs of the control devices, the
Второй этап калибровки (2-ой вариант)The second stage of calibration (2nd option)
С помощью команд БУ 9 диоды переключателей 7.2 и 7.3. переводятся в положение, когда вход 305 соединен с выходом 307. При этом выход генераторов 6.2 подключается через переключатель 7.3 к входу-выходу НЭС 2-N, а вход-выход НЭС 2-1 присоединяется к входу согласованной нагрузки 8.1.Using
Включают генератор 6.2.Turn on the generator 6.2.
Контрольный сигнал генератора 6.2 через переключатель 7.3 и боковое плечо ненаправленных элементов связи поступает на входы контрольных устройств, в боковые 208 и основные 207 плечи НО со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с N-го, и далее контрольный сигнал преобразуется, как и на первом этапе калибровки. После выполнения второго этапа калибровки вычисляются калибровочные поправки к разностям фаз сигналов рабочего режима. Матрица этих поправок сохраняется в ОЗУ. Выключают генератор 6.2.The control signal of the generator 6.2 through the switch 7.3 and the lateral arm of the omnidirectional communication elements is fed to the inputs of the control devices, to the lateral 208 and main 207 arms of the NO with weak coupling to all radio channels of the direction finding device, starting from the Nth, and then the control signal is converted, like at the first stage of calibration. After the second calibration step is completed, calibration corrections to the phase differences of the operating mode signals are calculated. The matrix of these amendments is stored in RAM. Turn off the generator 6.2.
Рабочий режим пеленгационного устройства (2-ой вариант)Direction finding device operating mode (2nd option)
В рабочем режиме пеленгатора выключаются генераторы 6.1 и 6.2. Состояние переключателей 7.2.и 7.3 произвольное. Пеленгуемые сигналы через антенны поступают в радиоканалы и проходят каждый свои пути до БУ 9. После оцифровки определяются разности фаз этих сигналов относительно к-го опорного канала. Благодаря, НО со слабой связью контрольного устройства 10-i при входе принятого сигнала со стороны антенны в калибровочный канал, через развязанное плечо НО попадает мощность менее минус 30 дБ по сравнению с мощностью, поступившей в радиоканал, влиянием этой мощности пренебрегаем.In the operating mode of the direction finder, the 6.1 and 6.2 generators are turned off. The state of the switches 7.2. And 7.3 is arbitrary. The direction-finding signals through the antennas enter the radio channels and each go its own way to the
С помощью программы 102б по результатам двух этапов калибровки определяются калибровочные значения разностей фаз для радиоканалов. Эти разности фаз алгебраически вычитаются из разностей фаз, полученных в режиме пеленгации.Using program 102b, the calibration values of the phase differences for the radio channels are determined from the results of two calibration steps. These phase differences are algebraically subtracted from the phase differences obtained in the direction finding mode.
Третий вариант исполнения изобретения (фиг.6)The third embodiment of the invention (Fig.6)
Технический результат по этому варианту изобретения достигается благодаря тому, что пеленгационное устройство содержит: блок управления 9, гетеродин 5, N приемных радиоканалов, состоящих из N приемных антенн 1.1, … 1.-N, N ненаправленных элементов связи 2-1, … 2-N, которые имеют с одной стороны вход-выход и выход-вход с другой стороны основной линии и выход боковой линии, N смесителей 3-1, … 3-N, N усилителей промежуточной частоты 4-1, … 4-N, причем выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего усилителя промежуточной частоты, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления 9, контрольный радиоканал канал, состоящий из контрольного генератора 6, двух трехканальных переключателей 13.1 и 13.2 и первой 8.1, второй 8.2, третьей 8.3 и четвертой 8.4 согласованных нагрузок.The technical result of this embodiment of the invention is achieved due to the fact that the direction finding device comprises: a
Кроме того, пеленгационное устройство содержит: делитель мощности 12, N контрольных узлов 10-1, … 10-N, каждый с входом и выходом радиосигнала и входом контрольного сигнала, N малошумящих усилителей 11-1, … 11-N.In addition, the direction finding device includes: a
Переключатели имеют входы сигналов управления и входы контрольных сигналов, выходы-входы контрольных сигналов и по два выхода контрольных сигналов.The switches have inputs of control signals and inputs of control signals, outputs and inputs of control signals and two outputs of control signals.
Выходы контрольных сигналов первого переключателя 13.1 соединены с соответственно с входами первой 8.1 и второй 8.2 согласованных нагрузок, а выходы контрольных сигналов второго переключателя 13.2 соединены с соответствующими входами третьей 8.3 и четвертой 8.4 согласованных нагрузок.The control signal outputs of the first switch 13.1 are connected to the inputs of the first 8.1 and second 8.2 matched loads, respectively, and the control signal outputs of the second switch 13.2 are connected to the corresponding inputs of the third 8.3 and fourth 8.4 matched loads.
Блок управления 9 имеет выходы управляющих сигналов гетеродином, контрольным генератором и двумя переключателями.The
Ненаправленные элементы связи имеют по одному выходу боковой линии.Non-directional communication elements have one side line output.
В радиоканалах антенны, контрольные узлы и малошумящие усилители соединены последовательно, выходы малошумящих усилителей соединены с сигнальными входами соответствующих смесителей, выходы управляющих сигналов блока управления соединены с соответствующими входами контрольного генератора, гетеродина и входами переключателей.In the radio channels, the antennas, control nodes and low-noise amplifiers are connected in series, the outputs of low-noise amplifiers are connected to the signal inputs of the respective mixers, the control signal outputs of the control unit are connected to the corresponding inputs of the control generator, local oscillator, and switch inputs.
Вход делителя мощности соединен с выходом контрольного генератора, его первый выход контрольных сигналов соединен с входом контрольных сигналов первого переключателя, а второй выход контрольных сигналов соединен с входом контрольных сигналов второго переключателяThe input of the power divider is connected to the output of the control generator, its first control signal output is connected to the control signal input of the first switch, and the second control signal output is connected to the control signal input of the second switch
Первый переключатель соединен выходом-входом контрольного сигнала с входом-выходом первого ненаправленного элемента связи, а второй переключатель соединен выходом-входом контрольного сигнала с входом-выходом N-го - последнего ненаправленного элемента связи.The first switch is connected by the output-input of the control signal with the input-output of the first non-directional communication element, and the second switch is connected by the output-input of the control signal with the input-output of the Nth - the last non-directional communication element.
Соединение элементов схемы пеленгационного устройства по третьему варианту исполнения изобретения (фиг.6)The connection of the circuit elements of the direction finding device according to the third embodiment of the invention (Fig.6)
В каждом i-ом радиоканале пеленгационного устройства антенна 1-i, контрольный узел 10-i, МШУ 11-i, смеситель 3-i и УПЧ 4-i. соединенны последовательно. Выход УПЧ 4-i соединен с входом 4-i сигнала промежуточной частоты блока управления (БУ) 9. Выход гетеродина 5 соединен со всеми гетеродинными входами N смесителей.In each i-th radio channel of the direction-finding device, the antenna is 1-i, the control unit is 10-i, the LNA 11-i, the mixer is 3-i and the amplifier is 4-i. connected in series. The output of the UPCH 4-i is connected to the input 4-i of the intermediate frequency signal of the control unit (CU) 9. The output of the
В контрольном канале все N ненаправленных элементов связи (НЭС) 2-i соединены входами-выходами и выходами-входами последовательно. Выходы контрольных сигналов НЭС соединены с входами контрольных сигналов соответствующих контрольных узлов.In the control channel, all N omnidirectional communication elements (NES) 2-i are connected by inputs-outputs and outputs-inputs in series. The outputs of the control signals of the NES are connected to the inputs of the control signals of the respective control nodes.
Вход контрольного сигнала (точка 406) каждого переключателя соединен с точкой 408, выход контрольного сигнала (точка 407) каждого переключателя соединен с точкой 409. Согласованные нагрузки, выполнены без заземления, присоединены к точкам 410, 411 в каждом переключателе.The control signal input (point 406) of each switch is connected to point 408, the control signal output (point 407) of each switch is connected to point 409. The coordinated loads are made without grounding and are connected to
Выход гетеродина 5 соединен со всеми гетеродинными входами N смесителей.The output of the
Выход контрольного генератора 6 соединен с входом делителя мощности 12, выходы которого соединены соответственно с входами контрольного сигнала переключателей 13.1 и 13.2 (точка 406).The output of the
Выход (407) контрольного сигнала переключателя 13.1 соединен с последовательно соединенными входами-выходами N ненаправленных элементов связи. Вход-выход последнего N-го элемента НЭС соединен с выходом 407 переключателя 13.2.The output (407) of the control signal of the switch 13.1 is connected to the series-connected inputs / outputs of N non-directional communication elements. The input-output of the last N-th element of the NES is connected to the
Вход контрольного сигнала (точка 406) каждого переключателя соединен с точкой 408, выход контрольного сигнала (точка 407) каждого переключателя соединен с точкой 409. Согласованные нагрузки, выполненные без заземления, присоединены к точкам 410, 411 в каждом переключателе.The pilot input (point 406) of each switch is connected to point 408, the pilot output (point 407) of each switch is connected to point 409. The coordinated loads made without grounding are connected to
В первом состоянии каждого переключателя на управляющий вход переключателя 401.1, подается «минус» (отрицательное напряжение), а на управляющий вход 401.2 подается «плюс» (положительное напряжение). При этом происходят замыкание точек 408 и 409 и соединение входа 406 и выхода 407.In the first state of each switch, a minus (negative voltage) is supplied to the control input of the switch 401.1, and a plus (positive voltage) is supplied to the control input 401.2. In this case, the
Во втором состоянии каждого переключателя на управляющий вход переключателя 401.1 подается «плюс» (положительное напряжение), а на управляющий вход 401.2 подается «минус» (отрицательное напряжение) происходит замыкание точек 408 и 410, а также точек 409 и 411. При этом происходит соединение входа 406 с согласованной нагрузкой 8.1 для переключателя 13.1 и с согласованной нагрузкой 8.3 для переключателя 13.2, а выход 407 при этом соединяется с согласованной нагрузкой 8.2 для переключателя 13.1 и с согласованной нагрузкой 8.4 для переключателя 13.2.In the second state of each switch, “plus” (positive voltage) is supplied to the control input of switch 401.1, and “minus” (negative voltage) is supplied to control input 401.2, points 408 and 410, as well as
Входы управляющих сигналов гетеродина 5, генераторов 6 и переключателей 13.1 и 13.2 соединены, с соответствующими выходами БУ 9.The inputs of the control signals of the
Калибровка и работа пеленгационного устройства третьего варианта исполнения изобретения (фиг.6)Calibration and operation of the direction finding device of the third embodiment of the invention (Fig.6)
Калибровка радиоканалов пеленгационного устройства производится в два этапа при отсутствии пеленгационных радиосигналов.Calibration of the radio channels of the direction finding device is carried out in two stages in the absence of direction finding radio signals.
Первый этап калибровки (3-ий вариант)The first stage of calibration (3rd option)
С помощью команд с БУ 9 переключатель 13.1 переводится в положение 1, а переключатель 13.2 в положение 2. (фиг.16б). Включают генератор 6 и гетеродин 5.Using commands from the
Контрольный сигнал генератора 6 через правое плечо делителя мощности 12, вход и выход переключателя 13.1 и НЭС поступает на входы контрольных устройств, а через боковые 208 и основные 207 плечи НО со слабой связью поступает во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с первого. Контрольный сигнал от генератора 6, идущий через левое плечо делителя мощности нагружается через переключатель 13.2, включенный в положение 2 на согласованную нагрузку 8.4, а вход-выход НЭС 2-N, на который попадает контрольный сигнал после распределения по всем радиоканалам, также через переключатель 13.2 нагружается на согласованную нагрузку 8.3. Далее контрольный сигнал в радиоканале усиливается усилителем МШУ 11-i, преобразуется смесителем 3-i в сигнал промежуточной частоты (ПЧ), усиливается в УПЧ 4-i и поступает в блок управления БУ 9. В БУ 9 в узле 101 сигналы проходят оцифровку, в узле 102 с помощью программы 102а определяются значения амплитуд и разности фаз и сигналов радиоканалов относительно опорного радиоканала, соответствующие первому этапу. Эти значения сохраняются в ОЗУ узла 102.The control signal of the
Второй этап калибровки (3-ий вариант)The second stage of calibration (3rd option)
С помощью команд БУ 9 переключатель 13.1 переводится в положение 2, а переключатель 13.2 в положение 1. Включают генератор 6 и гетеродин 5.Using the commands of the
Контрольный сигнал генератора 6 через левое плечо делителя мощности 12 поступает на вход 406 переключателя 13.2 и через выход 407 на вход-выход ненаправленных элементов связи, откуда поступает на входы контрольных устройств, а через боковые 208 и основные 207 плечи НО со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с N-го. Сигнал генератора 6, идущий через правое плечо делителя мощности нагружается на согласованную нагрузку 8.2, а вход-выход НЭС 2-1, на который попадает контрольный сигнал после распределения по всем радиоканалам, также через переключатель 13.1 нагружается на согласованную нагрузку 8.1. Далее контрольный сигнал преобразуется, как и на первом этапе калибровки. После выполнения этого этапа определяются калибровочные поправки к разностям фаз рабочего режима. Генератор 6 не выключается, а переключатели 13.1 и 13.2 включаются в положение 2. При этом контрольный генератор 6 нагружается через делитель мощности на согласованные нагрузки 8.1 и 8.3 и отсоединяется от контрольного канала, вход и выход которого нагружаются на согласованные нагрузки 8.2 и 8.4 соответственно.The control signal of the
Рабочий режим пеленгационного устройства (3-ий вариант)Direction finding device operating mode (3rd option)
В рабочем режиме пеленгатора, переключатели 13.1 и 13.2 включены в положение 2 - калибровочные значения разностей фаз для радиоканалов алгебраически вычитаются из разностей фаз, полученных в режиме пеленгации.In the operating mode of the direction finder, the switches 13.1 and 13.2 are included in position 2 - the calibration values of the phase differences for the radio channels are algebraically subtracted from the phase differences obtained in the direction finding mode.
Доказательство достижения объявленного технического результата Технический результат изобретения - уменьшение погрешностей пеленгования (повышение точности) достигается:Proof of the achievement of the declared technical result The technical result of the invention is the reduction of direction finding errors (improving accuracy) is achieved:
- заменой всенаправленной связи калибровочного канала с радиоканалами направленной слабой связью в контрольном узле (фиг.10, 11);- replacement of the omnidirectional communication of the calibration channel with the radio channels by directional weak communication in the control node (figure 10, 11);
- исключением кабелей между вводом в радиоканал калибровочного сигнала и антеннами радиоканала, за счет конструкции контрольного узла и без кабельного соединения элемента ненаправленной связи с контрольным узлом разъемами. Кабели пеленгационного устройства находятся только в калибровочном канале и соединяют элементы НЭС (2-1 -2-N).- excluding cables between the input of the calibration signal to the radio channel and the antennas of the radio channel, due to the design of the control unit and without cable connection of the omnidirectional communication element to the control unit with connectors. The cables of the direction finding device are located only in the calibration channel and connect the elements of the NES (2-1 -2-N).
Технический результат изобретения - расширение рабочего диапазона в сторону высоких частот достигается за счет конструкции контрольного узла.The technical result of the invention is the expansion of the operating range towards high frequencies is achieved due to the design of the control unit.
Конструкция направленного ответвителя со слабой связью на ППЛ, согласованная нагрузка (12, 13) и соединения элементов на ППЛ с симметрирующим устройством на МПЛ (фиг.15) обеспечивают работоспособность этих элементов до 18 ГГц. Бескабельное соединение антенны с контрольным узлом обеспечивает увеличение точности пеленгования в 7 раз (Таблица, фиг.17).The design of the directional coupler with weak coupling to the PPL, the coordinated load (12, 13) and the connection of the elements on the PPL with a balancing device on the MPL (Fig. 15) ensure the operability of these elements up to 18 GHz. The cordless connection of the antenna to the control node provides an increase in direction finding accuracy by 7 times (Table, FIG. 17).
Рассмотрим вопрос о повышении точности пеленгования изобретения по сравнению с прототипом. Калибровка радиоканала в прототипе не включает отрезок линии от точки ввода калибровочного сигнала до антенны. Этот отрезок линии представляет собой кабель заданной длины. Если этот отрезок выполнить с помощью волновода, что можно сделать более точно, то получим узкополосное устройство и не получим требуемой точности, которую имеет предлагаемое устройство, т.к. столбец «ошибка калибровки» (фиг.2.17) при любом дополнительном отрезке не будет нулевым.Consider the question of improving the accuracy of direction finding of the invention compared to the prototype. Calibration of the radio channel in the prototype does not include a line segment from the input point of the calibration signal to the antenna. This line segment is a cable of a given length. If this segment is performed using a waveguide, which can be done more accurately, we obtain a narrow-band device and do not obtain the required accuracy that the proposed device has, because the column "calibration error" (Fig.2.17) for any additional segment will not be zero.
Максимальная погрешность изготовления кабелей одинаковой геометрической длины составляет 0,5 мм. КСТи отражения от антенны составляет не менее 2.0. В этом случае к калибровочному сигналу, в следствие всенаправленности элементов связи, добавляется сигнал, отраженный от антенны с амплитудой 0,33exp(j*Ф) от амплитуды основного сигнала, где Ф набег фазы при прохождении сигналом кабеля в прямом и обратном направлениях, который пропорционален его электрической длине, а коэффициент 0,33 учитывает КСТи антенны. Таким образом, математическое выражение для калибровочного сигнала для каждого радиоканала будет иметь вид:The maximum error in the manufacture of cables of the same geometric length is 0.5 mm. KSTi reflection from the antenna is at least 2.0. In this case, due to the omnidirectionality of the communication elements, a signal reflected from the antenna with an amplitude of 0.33exp (j * Ф) from the amplitude of the main signal is added to the calibration signal, where Ф is the phase incursion when the signal passes the cable in the forward and reverse directions, which is proportional its electrical length, and a coefficient of 0.33 takes into account the CTF antenna. Thus, the mathematical expression for the calibration signal for each radio channel will have the form:
ехр(j*Ψi)*[1+0,33ехр(j*Фi)],exp (j * Ψi) * [1 + 0.33 exp (j * Фi)],
где (j*Ψi) - фазовый множитель, учитывающий набег фазы сигнала в линии от точки ввода калибровочного сигнала в калибровочный канал до i-го радиоканала. В этот множитель не входят набег фазы радиоканалов от точки ввода в радиоканал калибровочного сигнала до антенны. Множитель ехр(j*Ψi) компенсируется при калибровке.where (j * Ψi) is the phase factor taking into account the phase incursion of the signal in the line from the input point of the calibration signal into the calibration channel to the i-th radio channel. This factor does not include the phase incursion of the radio channels from the point of entry into the radio channel of the calibration signal to the antenna. The exp (j * Ψi) factor is compensated during calibration.
Определим дополнительный набег фазы к калибровочному значению, фазы в каждом канале, который зависит от фазового множителя 0,33ехр(j*Фi) i-го радиоканала:We define an additional phase incursion to the calibration value, phase in each channel, which depends on the phase factor 0.33 exp (j * Фi) of the i-th radio channel:
φi=arctg[0,33sin(Фi)/(1+0,33cos(Фi)].φi = arctan [0.33sin (Фi) / (1 + 0.33cos (Фi)].
Значение Ф соответствует двум набегам фазы на длине кабеля. Если геометрическая длина кабеля 5 см, что реально, то Ф, на частотах порядка 2 ГГц может принимать значения до 2 л. Максимальная погрешность разности фаз сигналов опорного и калибруемого канала достигается, когда в опорном канале сигнал имеет фазу Ф1=(2n-1)*π, а в калибруемом канале фазу Ф1=(2n-1)*π±δ. При этом ф1=0.The value of Ф corresponds to two phase incursions along the cable length. If the geometric cable length is 5 cm, which is real, then Ф, at frequencies of the order of 2 GHz, can take values up to 2 l. The maximum error of the phase difference of the signals of the reference and calibrated channel is achieved when the signal has the phase Ф 1 = (2n-1) * π in the reference channel, and the phase Ф 1 = (2n-1) * π ± δ in the calibrated channel. Moreover, φ 1 = 0.
фi=arctg(0,33*sin((2n-1)*π+δ)/(1+0,33cos(2n-1)*π+δ))~0,5δ.φi = arctan (0.33 * sin ((2n-1) * π + δ) / (1 + 0.33cos (2n-1) * π + δ)) ~ 0.5δ.
Таким образом, в этом случае Ф1i порядка 0,5δ. Это максимально возможная калибровочная погрешность по фазе радиоканала, которая имеет место при определенной длине кабеля и определенной длине волны. Такая погрешность соответствует такой длине волны, половина которой укладывается на удвоенной электрической длине кабеля. В нашем примере две длины кабеля составляют 10 см, что соответствует электрической длине 10*1,4=14 см, где 1,4 коэффициент укорочения длины волны в кабеле, λ=28 см, частота F=1,07 ГГц. Будем считать приближенно λ=30 см, F=1.0 ГГц.Thus, in this case Ф 1 i is of the order of 0.5δ. This is the maximum possible calibration error for the phase of the radio channel, which occurs at a specific cable length and a specific wavelength. Such an error corresponds to such a wavelength, half of which fits at twice the electrical cable length. In our example, two cable lengths are 10 cm, which corresponds to an electric length of 10 * 1.4 = 14 cm, where 1.4 is the wavelength shortening factor in the cable, λ = 28 cm, frequency F = 1.07 GHz. We assume approximately λ = 30 cm, F = 1.0 GHz.
Таким образом, приближено 10 см соответствует 180°, погрешность в длине 0,5 мм*2 соответственнодает погрешность по фазе δ=1,8°, т.е. максимально возможная калибровочная погрешность по фазе радиоканала на указанной частоте Ф1i=0,9°.Thus, approximately 10 cm corresponds to 180 °, the error in the length of 0.5 mm * 2, respectively, corresponds to the phase error δ = 1.8 °, i.e. the maximum possible calibration error in the phase of the radio channel at the indicated frequency f 1 i = 0.9 °.
При пеленге на частоте (приближенно F=1.0 ГГц, λ=30 см) возникает дополнительная погрешность из-за разностей длин неучтенной при калибровке длины соединительной линии с антенной. Погрешность в длине кабеля 0,5 мм дает погрешность (λ=30 см) по фазе 360/(300/1,4)*0,5=0,84°.With a bearing at a frequency (approximately F = 1.0 GHz, λ = 30 cm), an additional error arises due to differences in lengths of the length of the connecting line with the antenna not taken into account when calibrating. An error in the cable length of 0.5 mm gives an error (λ = 30 cm) in phase 360 / (300 / 1.4) * 0.5 = 0.84 °.
Эта погрешность будет увеличиваться пропорционально увеличению частоты, а максимальная погрешность калибровки будет изменяться скачкообразно. Она изменит свое значение, когда при выбранной длине кабеля фаза в опорном канале примет значение 3π. Это произойдет на частоте 3 ГГц. При этом δ=5.4°, ΔФ1i~2,7°.This error will increase in proportion to the increase in frequency, and the maximum calibration error will change stepwise. It will change its value when, at the selected cable length, the phase in the reference channel becomes 3π. This will happen at 3 GHz. Moreover, δ = 5.4 °, ΔФ 1 i ~ 2.7 °.
Таким образом, можно составить следующую таблицу для погрешности пеленгации прототипа (см. данные для прототипа в таблице, фиг.17). Суммарная погрешность не зависит от направления прихода сигналов, а зависит от номера радиоканала и частоты.Thus, you can make the following table for the direction finding error of the prototype (see data for the prototype in the table, Fig.17). The total error does not depend on the direction of arrival of the signals, but depends on the number of the radio channel and frequency.
Калибровка радиоканала в изобретении, так же как и для прототипа не включает отрезок от точки ввода калибровочного сигнала до антенны. Этот отрезок в изобретении представляет собой отрезок 21 - на плате 206 плюс отрезок 217 на плате 216 фиг.10. Симметрирующее устройство, которое не указано в прототипе относится к антенне, которую мы учитываем в данном расчете только с помощью KCTu.Calibration of the radio channel in the invention, as well as for the prototype, does not include a segment from the input point of the calibration signal to the antenna. This segment in the invention is a segment 21 - on the
В изобретении калибровочная мощность, поступающая на антенну на 10 дБ меньше мощности поступающей при калибровке в радиоканал при KCTu=2. Добавка из-за отражения этого сигнала уменьшится суммарно на 25 дБ, поэтому влиянием отраженного от антенны сигнала на фазу сигнала радиоканала при калибровке можно пренебречь.In the invention, the calibration power supplied to the antenna is 10 dB less than the power supplied during calibration to the radio channel at KCTu = 2. The addition due to the reflection of this signal will decrease by a total of 25 dB; therefore, the influence of the signal reflected from the antenna on the phase of the radio channel signal during calibration can be neglected.
Погрешность в длине отрезков плат 210 и 217 при изготовлении по СВЧ технологии также пренебрежимо мала. Основанная погрешность связана с точностью изготовления корпуса, она не более 0.1 мм. В режиме пеленгации это может привести к погрешности по фазе при длине волны 30 см и частоте 1 ГГц: Δθ°=360°×0.1/(300/2)=0.240°. В последней формуле коэффициент замедления 1.4 для кабеля заменен на коэффициент замедления 2 для СВЧ схемы.The error in the length of the segments of the
Для других частот значение фазовой погрешности пеленгации приведены в таблице фиг.17.For other frequencies, the value of the phase error of direction finding is given in the table of FIG.
Погрешность пеленгования трех вариантов изобретения одинаковая. Различия экономические незначительные за счет использования одного или двух контрольных генераторов и трех или двух переключателей. В третьем варианте контрольный генератор отключать не надо, он всегда готов к работе.The bearing error of the three variants of the invention is the same. The differences are insignificant due to the use of one or two control generators and three or two switches. In the third version, the control generator does not need to be turned off, it is always ready for operation.
Из сравнения данных последнего столбца таблицы (фиг.17) на одинаковых частотах для изобретения и прототипа изобретения следует, что погрешность пеленгации устройства по изобретению в 7 раз меньше погрешности пеленгации устройства-прототипа.From a comparison of the data of the last column of the table (Fig.17) at the same frequencies for the invention and the prototype of the invention, it follows that the direction finding error of the device according to the invention is 7 times less than the direction finding error of the prototype device.
Осуществление пеленгационного устройстваThe implementation of the direction finding device
Пеленгационное устройство по первому варианту исполнения изобретения. Оно состоит из N-1(N=5) приемных радиоканалов и содержит контрольный канал. Радиоканалы и контрольный канал соединены в общую схему пеленгационного устройства по первому варианту (фиг.4).Direction finding device according to the first embodiment of the invention. It consists of N-1 (N = 5) receiving radio channels and contains a control channel. The radio channels and the control channel are connected to a common direction finding device circuit according to the first embodiment (Fig. 4).
Антенны выполнены спиральными. Спиральные антенны собраны в линейную решетку. Каждый i-ый радиоканал состоит из последовательно соединенных: антенны 1-i, контрольного узла 10-i, МШУ 11-i, смесителя 3-i и УПЧ 4-i. Выход УПЧ 4-i соединен с входом 4-i сигнала промежуточной частоты блока управления БУ 9.Antennas are made spiral. Spiral antennas are assembled in a linear array. Each i-th radio channel consists of a series-connected: antenna 1-i, control node 10-i, LNA 11-i, mixer 3-i and UPCH 4-i. The output of the UPCH 4-i is connected to the input 4-i of the intermediate frequency signal of the
Перестраиваемые генераторы 5 и 6 выполнены на транзисторах по схеме СВЧ автогенератора. На частотах 1-2 ГГц используется схема с общей базой на транзисторе с варакторным диодом для перестройки частоты. На более высоких частотах схема генератора дополняется умножителем частоты и соответствующими фильтрами.
Переключатели 7.1, 7.2 и 7.3 выполнены по схеме фиг.16а.The switches 7.1, 7.2 and 7.3 are made according to the scheme of figa.
Малошумящие усилителя МШУ 11-i выполнены на полевых транзисторах с затворами на барьере Шотки, которые хорошо сопрягаются с микрополосковыми линиями передачи.The low-noise amplifiers of the LNA 11-i are made on field-effect transistors with gates on the Schottky barrier, which interface well with microstrip transmission lines.
Смесители 3-i выполнены на диодах по известной двойной балансной СВЧ схеме, которая позволяет осуществить фазовое подавление приема по зеркальному каналу.Mixers 3-i are made on diodes according to the well-known double balanced microwave circuit, which allows phase suppression of reception through the mirror channel.
Усилители промежуточной частоты УПЧ 4-i выполнены на транзисторах по известной схеме УПЧ.Amplifiers of intermediate frequency UPCH 4-i are made on transistors according to the well-known scheme of UPCH.
БУ 9 в первом варианте исполнения изобретения имеет 5 входов ПЧ и 5 выходов управляющих сигналов: контрольного генератора 6, гетеродина 5 и трех переключателей 7.1, 7.2 и 7.3.
Контрольный узел выполнен по схеме фиг.10.The control node is made according to the scheme of figure 10.
Ненаправленные элементы связи 2-i выполнены в виде резистивного ответвителя на ППЛ (фиг.18) с пленочными резисторами 505 R=300 Ом, с поверхностным сопротив лением 100 Ом/□. Элементы ППЛ выполнены на поликоровой подложке с теми же геометрическими параметрами, что и элементы контрольного узла 10-i.The non-directional communication elements 2-i are made in the form of a resistive coupler on the PPL (Fig. 18) with film resistors 505 R = 300 Ohms, with a surface resistance of 100 Ohms / □. PPL elements are made on a polycrust substrate with the same geometric parameters as the elements of the control node 10-i.
Ненаправленный элемент связи имеет три разъема: 501, 502 стандартные гнезда (СРГ-50-751 ФВ ВРО.364.049 ТУ) и 503 штыревой (фиг.19). Внутри разъема имеется два отрезка линий с волновым сопротивлением не равным 50 Ом. Длины коаксиалов с фторопластовым заполнением с волновым сопротивлением не равным 50 Ом рассчитываются из условия компенсации отражений от скачков волнового сопротивления в рабочем диапазоне частот. Были оптимизированы длины этих отрезков и расстояний между скачками, для минимизации величины S11 в требуемом диапазоне частот. Результаты оптимизации коэффициента отражения представлены на фиг.20. Характеристики НЭС представлены на фиг.21. Обозначения кривых на фиг.21:The omnidirectional communication element has three connectors: 501, 502 standard sockets (SRG-50-751 ФВ ВРО.364.049 ТУ) and 503 pin (Fig. 19). Inside the connector, there are two line segments with a wave impedance of not equal to 50 ohms. The lengths of coaxials with PTFE filling with a wave resistance of not equal to 50 Ohms are calculated from the condition for compensation of reflections from wave resistance jumps in the working frequency range. The lengths of these segments and the distances between the jumps were optimized to minimize the value of S 11 in the required frequency range. The reflection coefficient optimization results are shown in FIG. The characteristics of the NES are presented in Fig.21. The designations of the curves in Fig.21:
- Δ - мощность, отраженная от входа элемента НЕС с резистивным ответвителем;- Δ is the power reflected from the input of the HEC element with a resistive coupler;
- □ - мощность, ответвленная резистивным элементом НЭС.- □ - power branched by the resistive element of the NES.
Затухание сигнала по основному каналу на 18 ГГц порядка 0,5 дБ.The signal attenuation along the main channel at 18 GHz is of the order of 0.5 dB.
Вход-выход элемента 2-5 соединяется кабелем с входом переключателя 7.2, следующие входы-выходы элементов НЭС соединены между собой кабелями, последний выход-вход элемента 2-N соединяется кабелем с входом переключателя 7.3. Штыревые разъемы 503 соединяются непосредственно со стандартными разъемами 228 соответствующих контрольных узлов 10-i.The input-output of element 2-5 is connected by a cable to the input of switch 7.2, the next inputs and outputs of the elements of the NES are interconnected by cables, the last output-input of element 2-N is connected by cable to the input of switch 7.3.
На первом этапе калибровки с помощью БУ 9 включаются генератор 6 и гетеродин 5, переключатели 7.1, 7.2 и 7.3 включаются в положение, когда вход 305 соединен с выходом 306 (фиг.16а). При этом выход генератора 6 соединяется через выход переключателя 7.1 с выходом 306 переключателя 7.2. и через вход 305 переключателя 7.2 соединяется с входом-выходом НЭС 2-1 калибровочного канала, а вход-выход НЭС 2-5, соединяется через вход 305 и выход 306 переключателя 7.3. с входом согласованной нагрузки 8.2.At the first stage of
Контрольный сигнал генератора 6 через переключатели 7.1 и 7.2 и резистивный ответвитель на ППЛ (фиг.18) элемента НЭС поступает на входы контрольных устройств и через НО со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с первого. Далее контрольный сигнал в радиоканале усиливается МШУ 11-i, преобразуется смесителем 3-i в сигнал промежуточной частоты (ПЧ), усиливается в УПЧ 4-i и поступает в блок управления БУ 9. В БУ 9 в узле 101 сигналы проходят оцифровку, в узле 102 с помощью программы 102а определяются значения амплитуд и разностей фаз сигналов радиоканалов относительно опорного радиоканала, соответствующие первому этапу. В качестве опорного канала выбран третий канал. На этапе калибровки различия в амплитудах калибровочного сигнала в радиоканалах учитывается программным путем. Калибровочные значения разностей фаз радиоканалов сохраняются в ОЗУ узла102. Выключают генератор 6.The control signal of the
На втором этапе калибровки с помощью команд с БУ 9 переключатели 7.1, 7.2 и 7.3 переводятся в положение, когда соединяется вход 305 с выходом 307. При этом выход генератора 6 соединяется через переключатели 7.1 и 7.3 с входом-выходом НЭС 2-5, а вход-выход НЭС 2-1, через переключатель 7.2. присоединяется к входу согласованной нагрузки 8.1. Включают генератор 6 и гетеродин 5.At the second stage of calibration, using the commands from
Контрольный сигнал генератора 6 через переключатели 7.1 и 7.3 и резистивный ответвитель на ППЛ (фиг.18) элемента НЭС поступает на входы контрольных устройств, и через НО со слабой связью во все радиоканалы пеленгационного устройства, начиная с 5-го, далее контрольный сигнал преобразуется, как и на первом этапе калибровки. Выключают генератор 6.The control signal of the
После выполнения первого и второго этапов калибровки калибровочные поправки к разностям фаз рабочего режима вычисляются программным путем.After performing the first and second stages of calibration, calibration corrections to the phase differences of the operating mode are calculated by software.
Оценим ошибку поправок к разностям фаз рабочего режима, связанную с вводом калибровочного сигнала в каждый радиоканал. Эта ошибка определяется погрешностью в длинах волн от выхода резистивного ответвителя на ППЛ (фиг.18) элемента НЭС до входа НО со слабой связью контрольного узла. Напомним, что длины между резистивными ответвителями не вносят вклада в калибровочное значения фаз радиоканалов.Let us evaluate the error of corrections to the phase difference of the operating mode associated with the input of the calibration signal into each radio channel. This error is determined by the error in the wavelengths from the output of the resistive coupler to the PPL (Fig. 18) of the element of the NES to the input of the BUT with a weak connection of the control node. Recall that the lengths between the resistive couplers do not contribute to the calibration values of the phases of the radio channels.
Поскольку погрешностью в изготовлении плат по сравнению с погрешностью механического изготовления корпуса можно пренебречь, то фазовая ошибка калибровки определяется погрешностью в изготовлении двух стенок корпусов. Эта толщина составляет менее 10 мм, а механическая погрешность изготовления составляет 0.1 мм. Таким образом, может внести дополнительные поправки в таблицу фиг.17. Таблица поправок для примера реализации представлена на фиг.22. В разделе таблицы «Для изобретения с резистивными ответвителями НЭС» добавили третий столбец и учли добавку в столбце «Суммарная». Суммарная погрешность получилась в 3,4 раза меньше, чем погрешность пеленгации в прототипе.Since the error in the manufacture of circuit boards in comparison with the error in the mechanical manufacture of the case can be neglected, the phase error in the calibration is determined by the error in the manufacture of two walls of the cases. This thickness is less than 10 mm, and the mechanical manufacturing error is 0.1 mm. Thus, it may introduce further amendments to the table of FIG. The correction table for an example implementation is presented in Fig.22. In the section of the table “For inventions with resistive couplers NES” added the third column and took into account the additive in the column “Total”. The total error was 3.4 times less than the direction finding error in the prototype.
Таким образом, объявленный технический результат изобретения достигнут.Thus, the declared technical result of the invention is achieved.
Отличительные признаки изобретения Отличительные признаки первого варианта.Features of the invention Features of the first embodiment.
N контрольных узлов 10-1, 10-2, …, 10-N каждый с входом и выходом радиосигнала и входом контрольного сигнала, N малошумящих усилителей 11-1, 11-2, …, 11- N, третий двухканальный переключатель с входом управляющих сигналов и входом контрольных сигналов и двумя выходами контрольных сигналов.N control nodes 10-1, 10-2, ..., 10-N each with an input and output of a radio signal and a control signal input, N low-noise amplifiers 11-1, 11-2, ..., 11-N, the third two-channel switch with control input signals and control signal input and two control signal outputs.
Блок управления 9 имеет выходы управляющих сигналов гетеродином, контрольным генератором и тремя переключателями.The
Ненаправленные элементы связи 2-1, … 2-N имеют по одному выходу боковой линии.Non-directional communication elements 2-1, ... 2-N have one side line output.
В радиоканалах антенны, контрольные узлы и малошумящие усилители соединены последовательно, выходы малошумящих усилителей соединены с сигнальными входами соответствующих смесителей, выходы управляющих сигналов блока управления 9 соединены с соответствующими входами контрольного генератора, гетеродина и входами трех переключателей 7.1,7.2 и 7.3.In the radio channels, the antennas, control nodes and low-noise amplifiers are connected in series, the outputs of low-noise amplifiers are connected to the signal inputs of the respective mixers, the control signal outputs of the
Третий переключатель 7.1 входом контрольных сигналов соединен с выходом контрольного генератора 6, первый выход контрольного сигнала третьего переключателя 7.1 соединен с входом контрольного сигнала второго переключателя 7.3.The third switch 7.1 control signal input is connected to the output of the
Выход контрольного сигнала третьего переключателя 7.1 соединен с входом контрольного сигнала первого переключателя 7.2, выход-вход контрольного сигнала которого соединен с входом-выходом первого элемента связи 2.1, выход контрольного сигнала первого переключателя 7.2 соединен с входом первой согласованной нагрузки 8.1.The control signal output of the third switch 7.1 is connected to the control signal input of the first switch 7.2, the control signal output-input of which is connected to the input-output of the first communication element 2.1, the control signal output of the first switch 7.2 is connected to the input of the first matched load 8.1.
Второй переключатель 7.3 соединен выходом-входом контрольного сигнала с входом-выходом N-го - последнего ненаправленного элемента связи, выход контрольного сигнала второго переключателя соединен с входом второй согласованной нагрузки 8.2, при этом выходы согласованных нагрузок 8.1 и 8.2 соединены с общим проводником «землей».The second switch 7.3 is connected by the output-input of the control signal with the input-output of the Nth - the last non-directional communication element, the output of the control signal of the second switch is connected to the input of the second matched load 8.2, while the outputs of the matched loads 8.1 and 8.2 are connected to a common ground conductor .
Отличительные признаки второго варианта.Distinctive features of the second option.
N контрольных узлов 10-1, 10-2, …, 10-N каждый с входом и выходом радиосигнала и входом контрольного сигнала, N малошумящих усилителей 11-1, 11-2, …, 11-N.N control nodes 10-1, 10-2, ..., 10-N each with an input and output of a radio signal and an input of a control signal, N low-noise amplifiers 11-1, 11-2, ..., 11-N.
Блок управления 9 имеет выходы управляющих сигналов гетеродином, контрольными генераторами и двумя переключателями.The
Ненаправленные элементы связи 2-1, … 2-N имеют по одному выходу боковой линии.Non-directional communication elements 2-1, ... 2-N have one side line output.
В радиоканалах антенны, контрольные узлы и малошумящие усилители соединены последовательно, выходы малошумящих усилителей соединены с входами соответствующих смесителей, выходы управляющих сигналов блока управления 9 соединены с соответствующими входами контрольного генератора, гетеродина и входами двух двухканальных переключателей 7.2 и 7.3, при этом выходы согласованных нагрузок 8.1 и 8.2 соединены с общим проводником «землей».In the radio channels, the antennas, control nodes and low-noise amplifiers are connected in series, the outputs of low-noise amplifiers are connected to the inputs of the respective mixers, the control signal outputs of the
Отличительные признаки третьего варианта.Distinctive features of the third option.
Введены делитель мощности 12, третья 8.3 и четвертая 8.4 согласованные нагрузки, N контрольных узлов, каждый с входом и выходом радиосигнала и входом контрольного сигнала, N малошумящих усилителей.A
Переключатели 13.1 и 13.2 выполнены на три канала и имеют входы сигналов управления и входы контрольных сигналов, выходы-входы контрольных сигналов и по два выхода контрольных сигналов.The switches 13.1 and 13.2 are made on three channels and have inputs of control signals and inputs of control signals, outputs and inputs of control signals and two outputs of control signals.
Выходы контрольных сигналов первого переключателя 13.1 соединены соответственно с входами первой 8.1 и второй 8.2 согласованных нагрузок, а выходы контрольных сигналов второго переключателя 13.2 соединены с входами третьей 8.3 и четвертой 8.4 согласованных нагрузок.The control signal outputs of the first switch 13.1 are connected respectively to the inputs of the first 8.1 and second 8.2 matched loads, and the control signal outputs of the second switch 13.2 are connected to the inputs of the third 8.3 and fourth 8.4 matched loads.
Блок управления 9 имеет выходы управляющих сигналов гетеродином, контрольным генератором и двумя переключателями.The
Ненаправленные элементы связи имеют по одному выходу боковой линии.Non-directional communication elements have one side line output.
В радиоканалах антенны, контрольные узлы и малошумящие усилители соединены последовательно, выходы малошумящих усилителей соединены с сигнальными входами соответствующих смесителей, выходы управляющих сигналов блока управления соединены с соответствующими входами контрольного генератора, гетеродина и входами переключателейIn the radio channels, the antennas, control nodes and low-noise amplifiers are connected in series, the outputs of low-noise amplifiers are connected to the signal inputs of the respective mixers, the control signal outputs of the control unit are connected to the corresponding inputs of the control generator, local oscillator, and switch inputs
Вход делителя мощности 12 соединен с выходом контрольного генератора 6, его первый выход контрольных сигналов соединен с входом контрольных сигналов первого переключателя 13.1, а второй выход контрольных сигналов соединен с входом контрольных сигналов второго переключателя 13.2.The input of the
Первый переключатель 13.1 соединен выходом-входом контрольного сигнала с входом-выходом первого ненаправленного элемента связи 2-1, а второй переключатель 13.2 соединен выходом-входом контрольного сигнала с входом-выходом 2-N - последнего ненаправленного элемента связи.The first switch 13.1 is connected by the output-input of the control signal with the input-output of the first non-directional communication element 2-1, and the second switch 13.2 is connected by the output-input of the control signal with the input-output 2-N of the last non-directional communication element.
Отличительные признаки трех вариантов изобретенияDistinctive features of three variants of the invention
Контрольный узел содержит направленный ответвитель, согласованную нагрузку, симметрирующее устройство и двухпроводную линию.The control unit contains a directional coupler, a coordinated load, a balancing device and a two-wire line.
Двухпроводная линия, симметрирующее устройство и основное плечо направленного ответвителя соединены последовательно.The two-wire line, the balancing device and the main arm of the directional coupler are connected in series.
Согласованная нагрузка соединена с выходом бокового плеча направленного ответвителя.The agreed load is connected to the output of the lateral arm of the directional coupler.
Вход двухпроводной линии является входом радиоканала контрольного узла, а выход основного плеча направленного ответвителя является выходом радиоканала контрольного узла, а также выходом контрольного сигнала.The input of the two-wire line is the input of the radio channel of the control unit, and the output of the main arm of the directional coupler is the output of the radio channel of the control unit, as well as the output of the control signal.
Вход бокового плеча направленного ответвителя является входом контрольного сигнала контрольного узла.The input of the lateral arm of the directional coupler is the input of the control signal of the control unit.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010107417/07A RU2504796C2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Direction-finding device (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010107417/07A RU2504796C2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Direction-finding device (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010107417A RU2010107417A (en) | 2011-09-10 |
RU2504796C2 true RU2504796C2 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=44757250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010107417/07A RU2504796C2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Direction-finding device (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504796C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611581C1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-02-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Shf range-finder |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110208737B (en) * | 2019-07-08 | 2024-05-14 | 成都爱科特科技发展有限公司 | Ultrashort wave double-channel broadband direction finding system and threshold judgment direction finding method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4573875A (en) * | 1984-05-29 | 1986-03-04 | General Electric Company | Captured radial key for steam turbine wheels |
EP0532332A1 (en) * | 1991-09-13 | 1993-03-17 | Datong Electronics Limited | Mobile direction finder |
WO1995014936A1 (en) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | Nexus 1994 Limited | Direction finding and mobile location system for trunked mobile radio systems |
RU2087002C1 (en) * | 1995-01-04 | 1997-08-10 | Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" | Method for detection of bearing finder error |
RU2208810C1 (en) * | 2002-02-06 | 2003-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" | Method tuning angular follow-up system |
RU2246120C1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Device for estimating angular coordinates of targets for radiolocation station with phased antennae grid |
RU2269791C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-10 | Андрей Леонидович Демин | Direction-finding uhf device and variant of its construction |
-
2010
- 2010-03-02 RU RU2010107417/07A patent/RU2504796C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4573875A (en) * | 1984-05-29 | 1986-03-04 | General Electric Company | Captured radial key for steam turbine wheels |
EP0532332A1 (en) * | 1991-09-13 | 1993-03-17 | Datong Electronics Limited | Mobile direction finder |
WO1995014936A1 (en) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | Nexus 1994 Limited | Direction finding and mobile location system for trunked mobile radio systems |
RU2087002C1 (en) * | 1995-01-04 | 1997-08-10 | Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" | Method for detection of bearing finder error |
RU2208810C1 (en) * | 2002-02-06 | 2003-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" | Method tuning angular follow-up system |
RU2246120C1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Device for estimating angular coordinates of targets for radiolocation station with phased antennae grid |
RU2269791C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-10 | Андрей Леонидович Демин | Direction-finding uhf device and variant of its construction |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611581C1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-02-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Shf range-finder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010107417A (en) | 2011-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10009165B2 (en) | Calibrating a serial interconnection | |
US20150255865A1 (en) | Decoupling circuit | |
US8121574B2 (en) | Loop-type directional coupler | |
US20120188116A1 (en) | Calibration of active electronically scanned array (aesa) antennas | |
CN112436281B (en) | Array antenna and self-calibration network structure | |
US7937051B2 (en) | Apparatus and method for measuring the level of RF signals, and a transmitter including a wide band measurement circuit | |
RU2504796C2 (en) | Direction-finding device (versions) | |
Lee et al. | 2 x 2 MIMO in-band full-duplex radio front-end with 50 dB self-interference cancellation in 90 MHz bandwidth | |
Rave et al. | A wideband radial substrate integrated power divider at K-band | |
US11367953B2 (en) | Antenna device and calibration method | |
Staszek | Six-port reflectometer insensitive to power detectors’ impedance mismatch | |
US20240048182A1 (en) | High-performance probe for near-field antenna measurement | |
Jost et al. | In-plane hollow waveguide crossover based on dielectric insets for millimeter-wave applications | |
Hillman et al. | VO 2 switch based submillimeter-wave phase shifters | |
Najafabadi et al. | A 28 ghz beam steerable elliptic microstrip array antenna for 5g applications | |
Laco et al. | Antenna array design for full duplex applications | |
US10181943B2 (en) | Distributing coherent signals to large electrical distances over serial interconnections | |
RU2269791C1 (en) | Direction-finding uhf device and variant of its construction | |
Jasim et al. | Integrated antenna technique for cancelling the self-interference signal in full-duplex communication | |
Barakat et al. | Wideband Six-Port Reflectometer for Microwave Applications | |
Pham et al. | Loop calibrator for DBF receiver array at Ka-band | |
Ahmad et al. | Probing concept for an antenna array for 60 GHz band | |
Kouki et al. | On the embedded vector RF measurements in frequency agile and reconfigurable front-ends | |
US3227950A (en) | Load comparison measuring system using network with hybrid properties | |
Kang et al. | Development of antenna measurement system using distributed local oscillators and mixers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170227 |