RU2529184C2 - Radio signal direction-finding method - Google Patents

Radio signal direction-finding method Download PDF

Info

Publication number
RU2529184C2
RU2529184C2 RU2012137021/07A RU2012137021A RU2529184C2 RU 2529184 C2 RU2529184 C2 RU 2529184C2 RU 2012137021/07 A RU2012137021/07 A RU 2012137021/07A RU 2012137021 A RU2012137021 A RU 2012137021A RU 2529184 C2 RU2529184 C2 RU 2529184C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
finding
signal
antenna
output
Prior art date
Application number
RU2012137021/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012137021A (en
Inventor
Анатолий Михайлович Бобков
Алексей Викторович Пензев
Original Assignee
Анатолий Михайлович Бобков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Михайлович Бобков filed Critical Анатолий Михайлович Бобков
Priority to RU2012137021/07A priority Critical patent/RU2529184C2/en
Publication of RU2012137021A publication Critical patent/RU2012137021A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529184C2 publication Critical patent/RU2529184C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to radio receiving engineering and can be used in radio-frequency source direction-finding systems. The result is achieved by measuring phase difference between signals from the output of a non-directional antenna having a circular beam pattern and from the output of a 90° phase changer-adder, which forms a circular beam pattern from two orthogonal antennae with a beam pattern in the form of a figure eight, and using existing receiving communication antennae having all elements necessary to carry out said method.
EFFECT: high accuracy of direction-finding with weak signals and easy implementation.
3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в системах пеленгации источников радиоизлучения.The invention relates to radio technology and can be used in direction finding systems of radio emission sources.

Известен способ пеленгации радиосигналов [1, с.33, 2], в котором производится измерение фазовых сдвигов сигналов, принятых несколькими разнесенными по пространству антеннами, и их обработка. Для получения приемлемой точности определения азимута необходимо не менее трех антенн. Недостатком такого способа является необходимость размещения на объекте нескольких приемных антенн.A known method of direction finding of radio signals [1, p. 33, 2], in which the phase shifts of signals received by several antennas spaced apart in space are measured and processed. To obtain acceptable azimuth accuracy, at least three antennas are required. The disadvantage of this method is the need to place several receiving antennas on the object.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому (прототипом) является способ пеленгации, используемый в пеленгаторе [1, рис.8.41].The closest in technical essence to the proposed (prototype) is the direction finding method used in the direction finder [1, Fig.8.41].

В прототипе принятые сигналы с двух ортогональных рамочных антенн подаются на входы гониометра, который обеспечивает вращение по азимуту суммарной «восьмерочной» диаграммы направленности и настройку ее на минимумы приема сигнала (двузначный пеленг). Для разрешения неопределенности пеленга 0/180 град. на вход пеленгационного приемника подается дополнительный сигнал от ненаправленной (штыревой) антенны, который исключает второй минимум. Недостатком такого способа является снижение точности пеленгации при слабых сигналах, сравнимых по уровню с помехами. В этом случае минимум диаграммы направленности оказываются заполненными помехами («размытыми»), и точность определения направления по минимуму существенно снижается. Кроме того, такой способ довольно сложен в реализации даже при использовании электронного гониометра.In the prototype, the received signals from two orthogonal loop antennas are fed to the goniometer inputs, which ensures the azimuthal rotation of the total “eight” radiation pattern and its adjustment to the signal reception minima (two-digit bearing). To resolve the bearing uncertainty 0/180 degrees. an additional signal from an omnidirectional (pin) antenna is supplied to the input of the direction-finding receiver, which eliminates the second minimum. The disadvantage of this method is the decrease in direction finding accuracy with weak signals, comparable in level with interference. In this case, the minimum radiation patterns are filled with noise (“blurry”), and the accuracy of determining the direction from the minimum is significantly reduced. In addition, this method is quite difficult to implement even when using an electronic goniometer.

Цель изобретения - повышение точности пеленга при слабых сигналах и упрощение реализации.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the bearing with weak signals and simplify the implementation.

В предлагаемом способе сигналы с ортогональных рамок подаются на вход сумматора-фазовращателя на 90°. С помощью вспомогательного излучателя, расположенного в дальней зоне по азимуту do, излучается контрольный сигнал и производится измерение разности фаз между принятыми сигналами с выхода ненаправленной (штыревой) антенны и с выхода сумматора, которая запоминается и принимается за опорную фазу φ0. Измеряется разность фаз между этими же выходами, но для пеленгуемого сигнала φп азимут пеленгуемого сигнала (источника радиоизлучения) α определяется какIn the proposed method, the signals from the orthogonal frames are fed to the input of the adder-phase shifter 90 °. Using the auxiliary emitter located in the far zone in the azimuth of do, a control signal is emitted and the phase difference between the received signals is measured from the output of the omnidirectional (pin) antenna and from the output of the adder, which is remembered and taken as the reference phase φ 0 . The phase difference between the same outputs is measured, but for the direction finding signal φ p the azimuth of the direction finding signal (radio source) α is defined as

α=α0+(φ0п).α = α 0 + (φ 0n ).

Рассмотрим способ более подробно. При сложении сигналов с 2-х ортогональных рамок со сдвигом по фазе 90° суммарная диаграмма направленности антенн из «восьмерочных» превращается в круговую. При этом фаза принимаемого сигнала изменяется пропорционально азимуту прихода сигнала. В то же время фаза сигнала, приходящего с ненаправленной антенны, постоянна и не зависит от азимута. На фиг.1 приведена экспериментальная зависимость разности фаз сигналов, приходящих с ненаправленной (штыревой) антенны, и выхода сумматора Δφ от угла поворота в горизонтальной плоскости α комбинированной антенны «Акция - КВ-К» производства НПП «Росморсервис».Consider the method in more detail. When adding signals from 2 orthogonal frames with a phase shift of 90 °, the total antenna pattern from “eight” turns into a circular one. In this case, the phase of the received signal changes in proportion to the azimuth of the arrival of the signal. At the same time, the phase of the signal coming from an omnidirectional antenna is constant and does not depend on azimuth. Figure 1 shows the experimental dependence of the phase difference of the signals coming from the omnidirectional (pin) antenna and the output of the adder Δφ on the angle of rotation in the horizontal plane α of the combined action "KV-K" antenna manufactured by NPM Rosmorservice.

Как видно из графика, зависимость Δφ(α) близка к линейной. Погрешность определяется в основном фазовой погрешностью фазовращателя в сумматоре. На фиг.2 приведена экспериментальная зависимость погрешности фазовращателя (отличия от 90°) сумматора Delta 90 от частоты той же антенны. Погрешность в рабочем диапазоне не превышает 2°.As can be seen from the graph, the dependence Δφ (α) is close to linear. The error is determined mainly by the phase error of the phase shifter in the adder. Figure 2 shows the experimental dependence of the error of the phase shifter (differences from 90 °) of the adder Delta 90 from the frequency of the same antenna. The error in the operating range does not exceed 2 °.

На фиг.3 приведена блок-схема возможного варианта устройства, реализующего предлагаемый способ. Оно содержит:Figure 3 shows a block diagram of a possible embodiment of a device that implements the proposed method. It contains:

1 - приемную ненаправленную (штыревую) антенну;1 - receiving non-directional (pin) antenna;

2` и 2`` - две приемные антенны (рамочные) с ортогональными диаграммами направленности в виде «восьмерок»;2` and 2`` - two receiving antennas (loop) with orthogonal radiation patterns in the form of “eights”;

3 - сумматор-фазовращатель (ФВР) на 90°;3 - adder-phase shifter (RVR) at 90 °;

4 - радиоприемники с одинаковыми коэффициентами передачи;4 - radios with the same transmission coefficients;

5 - измеритель разности фаз;5 - phase difference meter;

6 - аналого-цифровой преобразователь АЦП;6 - analog-to-digital converter ADC;

7 - блок управления БУ;7 - control unit BU;

8 - запоминающее устройство ЗУ;8 - memory device;

9 - вычислитель разности фаз;9 - phase difference calculator;

10 - вспомогательную излучающую антенну;10 - auxiliary radiating antenna;

11 - высокочастотный генератор.11 - high-frequency generator.

Вспомогательную антенну располагают в дальней зоне приемных антенн, на расстоянии не менее длины волны принимаемых сигналов, желательно с северной стороны (α0=0°).The auxiliary antenna is located in the far zone of the receiving antennas, at a distance of not less than the wavelength of the received signals, preferably from the north side (α 0 = 0 °).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По внешней команде устройство управления 8 переводится в режим «Калибровка», при котором:By an external command, the control device 8 is transferred to the "Calibration" mode, in which:

- устройство управления 7 подает сигналы управления перестройкой частоты генератора 11, а вспомогательная антенна последовательно излучает моногармонические сигналы в рабочем диапазоне частот;- the control device 7 supplies the control signals of the frequency tuning of the generator 11, and the auxiliary antenna sequentially emits monoharmonic signals in the operating frequency range;

- радиоприемники 4 последовательно принимают сигналы на этих частотах, а измеритель разности фаз 5 измеряет разность фаз φ0 между сигналами, принятыми ненаправленной антенной 2` и с ФВР 3;- the radios 4 sequentially receive signals at these frequencies, and the phase difference meter 5 measures the phase difference φ 0 between the signals received by the omnidirectional antenna 2` and with the PDF 3;

- значения φ0 оцифровываются в АЦП 6, и весь массив φ0(f) запоминается в ЗУ 8;- the values of φ 0 are digitized in ADC 6, and the entire array of φ 0 (f) is stored in memory 8;

- генератор выключается (излучение прекращается).- the generator turns off (radiation stops).

Обычно в KB диапазоне достаточно измерить φ0 на 20-30 частотах, равномерно распределенных (логарифмически) по диапазону.Usually in the KB range it is enough to measure φ 0 at 20-30 frequencies uniformly distributed (logarithmically) over the range.

По внешней команде устройство управления 8 переводится в режим «Измерение», при котором:By an external command, the control device 8 is transferred to the "Measurement" mode, in which:

- устройство управления перестраивает радиоприемники на заданную внешней командой частоту, на которой находится сигнал для пеленгации;- the control device tunes the radios to the frequency specified by the external command, at which the signal for direction finding is located;

- измеритель разности фаз определяет разность фаз φп между сигналами, принятыми ненаправленной антенной 2` и с выхода ФВР 3;- the phase difference meter determines the phase difference φ p between the signals received by the omnidirectional antenna 2` and from the output of the PDF 3;

- значение φп оцифровывается в АЦП 6 и поступает на вход ЗУ 8;- the value of φ p is digitized in the ADC 6 and is fed to the input of the memory 8;

- по сигналу с блока управления 7 на один из выходов ЗУ 8 поступает ранее сохраненное значение φ0 на частоте, ближайшей к частоте пеленгуемого сигнала, а на другой выход - значение φп;- the signal from the control unit 7 to one of the outputs of the memory 8 receives the previously stored value φ 0 at a frequency closest to the frequency of the direction-finding signal, and to the other output - the value of φ p ;

- в вычислителе 9 определяется разность φ0п, которая и является азимутом сигнала. Если разность φ0п>0, то азимут положительный, т.е. вправо от направления к вспомогательной антенне (0…180°). Если же φ0п<0, то азимут отрицательный, т.е. влево от направления к вспомогательной антенне (0…-180°). Если же φ0п=0, то направление прихода сигнала совпадает с направлением расположения вспомогательной антенны. Если азимут вспомогательной антенны α0≠0°, то α=α0+(φ0п).- in the calculator 9 is determined by the difference φ 0p , which is the azimuth of the signal. If the difference φ 0n > 0, then the azimuth is positive, i.e. to the right of the direction to the auxiliary antenna (0 ... 180 °). If φ 0n <0, then the azimuth is negative, i.e. to the left of the direction to the auxiliary antenna (0 ... -180 °). If φ 0p = 0, then the direction of arrival of the signal coincides with the direction of location of the auxiliary antenna. If the azimuth of the auxiliary antenna is α 0 ≠ 0 °, then α = α 0 + (φ 0p ).

Технический результат - повышение точности пеленгации при слабых сигналах - обеспечивается предлагаемым способом за счет того, что уровни сравниваемых сигналов всегда максимальны. В прототипе направление прихода сигнала определяется по минимуму сигнала, который может быть очень нечетким («размытым») из-за наличия помех.The technical result - improving the accuracy of direction finding with weak signals - is provided by the proposed method due to the fact that the levels of the compared signals are always maximum. In the prototype, the direction of arrival of the signal is determined by the minimum signal, which can be very fuzzy ("blurry") due to the presence of interference.

Кроме того, реализация предлагаемого метода не требует специальных пеленгационных антенн. Здесь можно воспользоваться серийными связными приемными антеннами (например, антенны «Акция - КВ-К»), в которых уже имеются две ортогональные рамочные антенны, штыревая ненаправленная антенна и ФВР на 90°, используемый для получения круговой диаграммы направленности рамочных антенн.In addition, the implementation of the proposed method does not require special direction-finding antennas. Here you can use serial communication receiving antennas (for example, Aktsiya-KV-K antennas), in which there are already two orthogonal loop antennas, a pin omnidirectional antenna and a 90 ° IDF used to obtain a circular radiation pattern of loop antennas.

ЛитератураLiterature

1. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. Радио, 1964. - 640 с.1. Kukes I.S., Old man M.E. Basics of direction finding. - M .: Owls. Radio, 1964 .-- 640 s.

2. Патент США №6989789.2. US patent No. 6989789.

Claims (1)

Способ пеленгации радиосигналов, заключающийся в приеме и обработке радиосигналов с двух ортогональных антенн с «восьмерочными» диаграммами направленности в горизонтальной плоскости и с одной антенны с ненаправленной (круговой) диаграммой направленности, отличающийся тем, что сигналы с ортогональных рамок складываются в сумматоре-фазовращателе на 90°, измеряется разность фаз φ0 между выходом ненаправленной антенны и выходом сумматора-фазовращателя сигнала от вспомогательного излучателя, расположенного в дальней зоне по азимуту α0, измеряется разность фаз φп между этими же выходами, но для пеленгуемого сигнала азимут пеленгуемого сигнала α вычисляется по формуле
α=α0+(φ0п).
A method of direction finding radio signals, which consists in receiving and processing radio signals from two orthogonal antennas with "figure eight" radiation patterns in the horizontal plane and from one antenna with an omnidirectional (circular) radiation pattern, characterized in that the signals from the orthogonal frames are added in the adder-phase shifter 90 °, the phase difference φ 0 is measured between the output of the omnidirectional antenna and the output of the adder-phase shifter of the signal from the auxiliary emitter located in the far zone in the azimuth α 0 , the phase difference φ p between the same outputs is measured, but for the direction-finding signal, the azimuth of the direction-finding signal α is calculated by the formula
α = α 0 + (φ 0n ).
RU2012137021/07A 2012-08-29 2012-08-29 Radio signal direction-finding method RU2529184C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137021/07A RU2529184C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Radio signal direction-finding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137021/07A RU2529184C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Radio signal direction-finding method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012137021A RU2012137021A (en) 2014-03-10
RU2529184C2 true RU2529184C2 (en) 2014-09-27

Family

ID=50191376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012137021/07A RU2529184C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Radio signal direction-finding method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529184C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741074C1 (en) * 2020-07-23 2021-01-22 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal loop antenna system
RU2741072C1 (en) * 2020-07-27 2021-01-22 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal dipole antenna system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000028344A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-18 Ail Systems, Inc. Antenna and method for two-dimensional angle-of-arrival determination
US6184830B1 (en) * 1997-10-02 2001-02-06 Raytheon Company Compensation of direction finding estimates for polarimetric errors
US6295035B1 (en) * 1998-11-30 2001-09-25 Raytheon Company Circular direction finding antenna
US6989789B2 (en) * 2000-02-25 2006-01-24 Thales Method for locating radioelectric sources using two-channel high resolution radiogoniometer
RU2319162C1 (en) * 2006-08-17 2008-03-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Circular direction finder
RU2386977C1 (en) * 2008-09-24 2010-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Method of direction finding and direction-finder for its implementation
RU2393498C2 (en) * 2008-09-18 2010-06-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") Method of polarisation sensitive radio signal direction finding (versions)
RU117017U1 (en) * 2011-12-09 2012-06-10 ООО "НПП "Росморсервис" HIGH DYNAMIC ELECTRONIC GONIOMETER

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184830B1 (en) * 1997-10-02 2001-02-06 Raytheon Company Compensation of direction finding estimates for polarimetric errors
WO2000028344A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-18 Ail Systems, Inc. Antenna and method for two-dimensional angle-of-arrival determination
US6295035B1 (en) * 1998-11-30 2001-09-25 Raytheon Company Circular direction finding antenna
US6989789B2 (en) * 2000-02-25 2006-01-24 Thales Method for locating radioelectric sources using two-channel high resolution radiogoniometer
RU2319162C1 (en) * 2006-08-17 2008-03-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Circular direction finder
RU2393498C2 (en) * 2008-09-18 2010-06-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") Method of polarisation sensitive radio signal direction finding (versions)
RU2386977C1 (en) * 2008-09-24 2010-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Method of direction finding and direction-finder for its implementation
RU117017U1 (en) * 2011-12-09 2012-06-10 ООО "НПП "Росморсервис" HIGH DYNAMIC ELECTRONIC GONIOMETER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741074C1 (en) * 2020-07-23 2021-01-22 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal loop antenna system
RU2741072C1 (en) * 2020-07-27 2021-01-22 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal dipole antenna system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012137021A (en) 2014-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11824272B2 (en) In-field millimeter-wave phased array radiation pattern estimation and validation
US10571544B2 (en) Direction finding using signal power
EP1872149B1 (en) Positioning system with a sparse antenna array
EP1910860B1 (en) A positioning system and method
KR20190084593A (en) Method and apparatus for estimating direction of arrival using generation of virtual received signals
JP2010074781A (en) Antenna apparatus
JP2017158086A (en) Active phased array transmitter, active phased array receiver and active phased-array transmitter-receiver
JP2019158498A (en) Wireless receiver, wireless reception method, and wireless system
KR20190041950A (en) Wireless power transmitter using integrated array antenna, wireless power transmitter using compact mimo antenna and wireless power transmission system
JP2018116000A (en) Radar device and object recognition method
RU2529184C2 (en) Radio signal direction-finding method
US10379216B2 (en) Positioning system
KR20040084639A (en) Polarized wave measuring apparatus, and antenna characteristic apparatus and radio wave measuring apparatus using the same
Tamura et al. Simple and accurate received signal strength-based localization using compact null-steering antennas
RU2752249C2 (en) Multichannel direction finder of rf radio signals
JP2010112795A (en) Radio wave arrival direction estimation apparatus and system
US11329518B2 (en) Long-range wireless charging
RU2477497C2 (en) Hydroacoustic navigation system
RU2594345C1 (en) Method of increasing range of operation and increasing accuracy of measuring distance of radio frequency identification and positioning system
RU2389038C2 (en) Monopulse radar with automatic calibration
JP5163765B2 (en) Angle measuring device, radar device, angle measuring method and angle measuring program
RU2544879C1 (en) Device for determining direction to signal source
RU2324198C1 (en) Apparatus for object movement characteristics detection equipped with noise active interference protection
US11081791B2 (en) Wireless communication device, control method, and program
KR20180082889A (en) An apparatus for estimating a direction of signal source and a method of the same

Legal Events

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

Effective date: 20150830