RU2611581C1 - Shf range-finder - Google Patents
Shf range-finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611581C1 RU2611581C1 RU2016101125A RU2016101125A RU2611581C1 RU 2611581 C1 RU2611581 C1 RU 2611581C1 RU 2016101125 A RU2016101125 A RU 2016101125A RU 2016101125 A RU2016101125 A RU 2016101125A RU 2611581 C1 RU2611581 C1 RU 2611581C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- channel
- receiving radio
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/04—Details
- G01S3/10—Means for reducing or compensating for quadrantal, site, or like errors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
- G01S7/4056—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes specially adapted to FMCW
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при построении фазовых пеленгаторов в составе радиоизмерительных устройств, систем и комплексов СВЧ диапазона.The invention relates to radio engineering and can be used in the construction of phase direction finders as part of radio measuring devices, systems and complexes of the microwave range.
Известны технические решения построения фазовых пеленгаторов для определения пеленга источника излучения [1]. Фазовые пеленгаторы содержат следующие функциональные блоки: приемные радиоканалы, состоящие из последовательно соединенных антенного и приемного устройств, и вычислительное устройство. Антенное устройство каждого радиоканала через приемное устройство соединено с вычислительным устройством, при этом приемное устройство имеет структуру супергетеродинного приемника, а антенное устройство содержит антенну СВЧ диапазона (с направленной или с ненаправленной диаграммами направленности) с предварительным усилителем радиочастоты. Антенное устройство пеленгатора содержит две и более антенны (с направленной или с ненаправленной диаграммами направленности, либо их вариации) с предварительными усилителями радиочастоты. Пеленгаторы, образованные парами антенн, измеряют разность фаз сигнала источника излучения на соответствующих выходах приемных радиоканалов. Недостатком таких фазовых пеленгаторов является низкая точность определения направления на источник радиоизлучения (пеленг) из-за фазовой неидентичности приемных радиоканалов. Устранение фазовой неидентичности приемных радиоканалов техническими методами является сложной задачей.Known technical solutions for the construction of phase direction finders to determine the bearing of the radiation source [1]. Phase direction finders contain the following functional blocks: receiving radio channels, consisting of series-connected antenna and receiving devices, and a computing device. The antenna device of each radio channel is connected to a computing device through a receiving device, while the receiving device has the structure of a superheterodyne receiver, and the antenna device contains a microwave antenna (with directional or non-directional radiation patterns) with a preliminary radio frequency amplifier. The antenna device of the direction finder contains two or more antennas (with directional or non-directional radiation patterns, or their variations) with preliminary radio frequency amplifiers. Direction finders formed by pairs of antennas measure the phase difference of the radiation source signal at the respective outputs of the receiving radio channels. The disadvantage of such phase direction finders is the low accuracy of determining the direction to the source of radio emission (bearing) due to the phase non-identity of the receiving radio channels. The elimination of phase non-identity of receiving radio channels by technical methods is a difficult task.
Известен фазовый пеленгатор, описанный в патенте США №4494118 от 15.01.1985 [2], имеющий структуру с общеизвестным типом построения пеленгационных устройств, который содержит N антенн и приемных радиоканалов, гетеродинный генератор, блок контроля и блок обработки и управления. На примере пеленгатора с двумя антеннами и приемными каналами представлено доказательство достижения технического результата - измерение фазовой неидентичности приемных радиоканалов для учета ее при определении истинной разности фаз сигнала, принимаемого антеннами. Недостатком данного устройства является зависимость систематической ошибки измерения идентичности приемного радиоканала от неидентичности элементов в цепи контроля, таких как делителей мощности и коммутаторов. Поэтому при одинаковой электрической длине радиоканалов разности фаз контрольных сигналов, измеренных на выходе этих радиоканалов на первом и втором этапах измерений, будут отличаться друг от друга на величину фазовой неидентичности этих элементов, что ограничивает значение потенциальной точности разности фаз.Known phase direction finder described in US patent No. 4494118 from 01/15/1985 [2], having a structure with a well-known type of construction of direction finding devices, which contains N antennas and receiving radio channels, a local oscillator, a control unit and a processing and control unit. On the example of a direction finder with two antennas and receiving channels, evidence of the achievement of a technical result is presented - measuring the phase non-identity of receiving radio channels to take it into account when determining the true phase difference of the signal received by the antennas. The disadvantage of this device is the dependence of the systematic error of measuring the identity of the receiving radio channel on the non-identity of the elements in the control circuit, such as power dividers and switches. Therefore, with the same electric length of the radio channels, the phase difference of the control signals measured at the output of these radio channels at the first and second stages of measurement will differ from each other by the phase non-identity of these elements, which limits the potential accuracy of the phase difference.
Прототипом изобретения является пеленгационное устройство (первый вариант, патент RU №2269791) [3].The prototype of the invention is a direction finding device (first option, patent RU No. 2269791) [3].
По первому варианту исполнения изобретения радиопеленгатор содержит N приемных радиоканалов, состоящих из последовательно соединенных приемной антенны, ненаправленного элемента связи, смесителя и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Радиопеленгатор содержит также гетеродин, выходы которого подключены к гетеродинным входам смесителей, три двухканальных переключателя, причем выходы первого двухканального переключателя соединены с соответствующими входами второго и третьего двухканальных переключателей, выходные плечи второго и третьего двухканальных переключателей соединены соответственно с третьим плечом первого и четвертым плечом N-ого ненаправленных элементов связи, вторые выходные плечи второго и третьего двухканальных переключателей присоединены соответственно к входам согласованных нагрузок, контрольный генератор, выход которого подключен к входному плечу первого двухканального переключателя, выходы всех N усилителей промежуточной частоты соединены с соответствующими входами блока обработки и управления, четвертое плечо ненаправленного элемента связи каждого радиоканала, кроме последнего, соединено с третьим плечом ненаправленного элемента связи последующего радиоканала, то есть четвертое плечо первого ненаправленного элемента связи соединено с третьим плечом второго ненаправленного элемента связи, четвертое плечо второго ненаправленного элемента связи соединено с третьим плечом третьего ненаправленного элемента связи т.д., при этом четвертое плечо ненаправленного элемента связи N-ого приемного радиоканала соединено с выходным плечом третьего двухканального переключателя.According to the first embodiment of the invention, the direction finder comprises N receiving radio channels, consisting of a series-connected receiving antenna, an omnidirectional communication element, a mixer and an intermediate frequency amplifier (IFA). The direction finder also contains a local oscillator, the outputs of which are connected to the heterodyne inputs of the mixers, three two-channel switches, the outputs of the first two-channel switch connected to the corresponding inputs of the second and third two-channel switches, the output arms of the second and third two-channel switches connected to the third arm of the first and fourth arm N-, respectively of omnidirectional communication elements, the second output shoulders of the second and third two-channel switches are connected respectively only to the inputs of the matched loads, the control generator, the output of which is connected to the input arm of the first two-channel switch, the outputs of all N intermediate frequency amplifiers are connected to the corresponding inputs of the processing and control unit, the fourth arm of the non-directional communication element of each radio channel, except the last, is connected to the third arm of the non-directional the communication element of the subsequent radio channel, that is, the fourth arm of the first non-directional communication element is connected to the third arm of the second non-direction lennogo coupler, the fourth port of the second non-directional coupler is connected to a third arm of the third non-directional coupler, etc., wherein the fourth non-directional coupler shoulder N-th radio receiver is connected to an output port of the third two-channel switch.
Радиопеленгатор работает следующим образом. Через приемные антенны входные сигналы поступают на ненаправленные элементы связи, далее на сигнальные входы смесителей, где происходит их преобразование по частоте, то есть перенос сигнала из диапазона сверхвысоких частот в диапазон промежуточных частот. После смесителя сигналы усиливаются в усилителях промежуточной частоты и поступают на блок обработки и управления, в котором производятся фазовые измерения и вырабатываются согласно заданной программе сигналы, управляющие всеми двухканальными переключателями.The direction finder works as follows. Through the receiving antennas, the input signals arrive at the non-directional communication elements, then to the signal inputs of the mixers, where they are converted in frequency, that is, the signal is transferred from the microwave range to the intermediate frequency range. After the mixer, the signals are amplified in the amplifiers of the intermediate frequency and fed to the processing and control unit, in which phase measurements are made and signals are generated according to a given program that control all two-channel switches.
Проверка фазовой идентичности радиоканалов выполняется в два этапа, при отсутствии входных сигналов.Checking the phase identity of the radio channels is carried out in two stages, in the absence of input signals.
На первом этапе сигнал контрольного генератора через первый и второй двухканальные переключатели последовательно поступает во все приемные радиоканалы от первого к N-ому через плечи ненаправленных элементов связи, а также во вторую согласованную нагрузку через входное плечо и второе выходное плечо третьего двухканального переключателя, при этом первое выходное плечо третьего двухканального переключателя и первая согласованная нагрузка отключены от контрольного генератора с помощью первого и второго двухканальных переключателей.At the first stage, the signal of the control generator through the first and second two-channel switches is sequentially supplied to all the receiving radio channels from the first to the Nth through the shoulders of non-directional communication elements, as well as to the second matched load through the input arm and second output arm of the third two-channel switch, while the first the output arm of the third two-channel switch and the first matched load are disconnected from the control generator using the first and second two-channel switches.
На втором этапе направление распространения контрольного сигнала изменяется на противоположное и происходит от N-ого приемного радиоканала к первому через плечи ненаправленных элементов связи, а также в согласованную нагрузку через второе выходное плечо второго двухканального переключателя. При этом вторая согласованная нагрузка отключается от контрольного генератора с помощью третьего двухканального переключателя.At the second stage, the direction of propagation of the control signal is reversed and proceeds from the Nth receiving radio channel to the first through the shoulders of non-directional communication elements, as well as to the coordinated load through the second output shoulder of the second two-channel switch. In this case, the second coordinated load is disconnected from the control generator using the third two-channel switch.
Проверка фазовой идентичности приемных радиоканалов с индексами i, j, (i≠j), i, j∈[1, N] производится путем обработки разности фаз контрольных сигналов на соответствующих выходах приемных радиоканалов, отличающихся друг от друга направлением распространения контрольного сигнала. В данном устройстве ошибка измерения фазовой неидентичности приемных радиоканалов зависит только от неидентичности узлов ненаправленного ввода контрольного сигнала и может быть сделана достаточно малой. Полученные значения фазовой неидентичности приемных радиоканалов учитываются в конечном результате измерений фаз сигналов или могут быть скомпенсированы с помощью управляемых фазовращателей, включенных в радиоканалы.The phase identity of the receiving radio channels with indices i, j, (i ≠ j), i, j∈ [1, N] is checked by processing the phase difference of the control signals at the corresponding outputs of the receiving radio channels, which differ from each other in the direction of propagation of the control signal. In this device, the error of measuring the phase non-identity of the receiving radio channels depends only on the non-identity of the nodes of the non-directional input of the control signal and can be made quite small. The obtained values of the phase non-identity of the receiving radio channels are taken into account in the final result of signal phase measurements or can be compensated with the help of controlled phase shifters included in the radio channels.
Недостатком данного технического решения является неоднозначность измерения фазовой неидентичности приемных радиоканалов, в силу цикличности приращения полных фаз контрольного сигнала. Неопределенность измерения фазовой неидентичности приемных радиоканалов равна ±π, что приводит к необходимости предварительной настройки приемных радиоканалов таким образом, чтобы фазовая неидентичность приемных радиоканалов была в диапазоне .The disadvantage of this technical solution is the ambiguity of measuring the phase non-identity of the receiving radio channels, due to the cyclical increment of the total phases of the control signal. The uncertainty of measuring the phase non-identity of the receiving radio channels is ± π, which leads to the need to pre-configure the receiving radio channels so that the phase non-identity of the receiving radio channels is in the range .
Техническим результатом изобретения является исключение неопределенности фазовой неидентичности приемных радиоканалов, что позволяет исключить необходимость предварительной регулировки приемных радиоканалов.The technical result of the invention is the elimination of the uncertainty of the phase non-identity of the receiving radio channels, which eliminates the need for preliminary adjustment of the receiving radio channels.
Технический результат достигается за счет того, что в пеленгаторе СВЧ диапазона, содержащем N приемных радиоканалов, при этом каждый из которых выполнен из последовательно соединенных приемной антенны, узла связи, преобразователя частоты и усилителя промежуточной частоты, частотно-генерирующее устройство (ЧГУ), выход которого подключен к входу первого двухканального коммутатора, первый и второй входы-выходы которого подсоединены соответственно к первым входам-выходам второго и третьего двухканальных коммутаторов, нагруженных соответственно первой и второй согласованными нагрузками, второй вход-выход второго двухканального коммутатора соединен с первым входом-выходом узла связи первого приемного радиоканала, второй вход-выход узла связи каждого приемного радиоканала, кроме N-ого, соединен с первым входом-выходом узла связи последующего приемного радиоканала, второй вход-выход узла связи N-ого приемного радиоканала соединен со вторым входом-выходом третьего двухканального коммутатора, гетеродин, подключенный к гетеродинным входам преобразователей частоты, блок обработки сигналов и управления (БОСУ), входы которого соединены с соответствующими выходами усилителей промежуточной частоты, управляющий выход - с соответствующими управляющими входами первого, второго и третьего двухканальных коммутаторов, а информационный выход - с выходом пеленгатора, частотно-генерирующее устройство функционально выполнено таким образом, что формирует М сигналов калибровки на отличных друг от друга частотах, которые выбираются так, чтобы на соседних частотах приращение разностей фаз сигнала калибровки с выходов приемных радиоканалов, для которых определяется фазовая неидентичность, не превышало по модулю значения π как на первом, так и на втором этапе измерений, и при этом разница соседних частот была минимальной. Блок обработки сигналов и управления выполнен с возможностью управления алгоритмом работы частотно-генерирующего устройства, при этом управляющий выход БОСУ подсоединен к управляющему входу ЧГУ.The technical result is achieved due to the fact that in the microwave direction finder containing N receiving radio channels, each of which is made up of a series-connected receiving antenna, a communication unit, a frequency converter and an intermediate frequency amplifier, a frequency-generating device (CCU), the output of which connected to the input of the first two-channel switch, the first and second inputs and outputs of which are connected respectively to the first inputs and outputs of the second and third two-channel switches, loaded respectively According to the first and second coordinated loads, the second input-output of the second two-channel switch is connected to the first input-output of the communication node of the first receiving radio channel, the second input-output of the communication node of each receiving radio channel, except the Nth one, is connected to the first input-output of the communication node of the subsequent the receiving radio channel, the second input-output of the communication node of the Nth receiving radio channel is connected to the second input-output of the third two-channel switch, a local oscillator connected to the local oscillator inputs of the frequency converters signal and control (BOSU), the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the amplifiers of intermediate frequency, the control output is with the corresponding control inputs of the first, second and third two-channel switches, and the information output is with the output of the direction finder, the frequency-generating device is functionally designed in this way, which generates M calibration signals at different frequencies, which are selected so that at adjacent frequencies the increment of the phase differences of the calibration signal from the outputs receiver radio channels, for which phase non-identity is determined, did not exceed π in absolute value both at the first and at the second measurement stage, and the difference in neighboring frequencies was minimal. The signal processing and control unit is configured to control the operation algorithm of the frequency generating device, while the control output of the BOSU is connected to the control input of the ChSU.
Частотно-генерирующее устройство может быть выполнено из М генераторов сигнала калибровки и многоканального коммутатора, при этом сигнальный выход каждого генератора сигнала калибровки соединен с соответствующим сигнальным входом многоканального коммутатора, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с входом и выходом ЧГУ.The frequency-generating device can be made of M calibration signal generators and a multi-channel switch, while the signal output of each calibration signal generator is connected to the corresponding signal input of the multi-channel switch, the control input and output of which are connected to the input and output of the CGU, respectively.
Частотно-генерирующее устройство может быть выполнено из М генераторов сигнала калибровки и многоканального сумматора, при этом сигнальный выход каждого генератора сигнала калибровки соединен с соответствующим сигнальным входом многоканального сумматора, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с входом и выходом ЧГУ.The frequency-generating device can be made up of M calibration signal generators and a multi-channel adder, while the signal output of each calibration signal generator is connected to the corresponding signal input of the multi-channel adder, the control input and output of which are connected to the input and output of the CGU, respectively.
Частотно-генерирующее устройство может быть выполнено в виде управляемого генератора сигналов калибровки в аналоговом исполнении либо цифровом по общепринятым схемотехническим решениям.The frequency-generating device can be made in the form of a controlled generator of calibration signals in analogue design or digital in accordance with generally accepted circuitry solutions.
Изобретение поясняется структурными схемами, приведенными на фиг. 1, 2, 3.The invention is illustrated by the structural diagrams shown in FIG. 1, 2, 3.
На фиг. 1 приведена структурная схема пеленгатора СВЧ диапазона.In FIG. 1 shows a structural diagram of a microwave direction finder.
На фиг. 2, 3 приведены структурные схемы частотно-генерирующего устройства (варианты исполнения).In FIG. 2, 3 are structural diagrams of a frequency generating device (versions).
Пеленгатор СВЧ диапазона (фиг. 1) содержит N приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N, при этом каждый приемный радиоканал 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N состоит из последовательно соединенных приемной антенны 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1, …, 1.N.1, узла связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, 1.N.2, преобразователя частоты 1.1.3, 1.2.3, 1.3.3, …, 1.N.3 и усилителя промежуточной частоты 1.1.4, 1.2.4, 1.3.4, …, 1.N.4, частотно-генерирующее устройство 2, выход которого подключен к входу первого двухканального переключателя 3, первый и второй входы-выходы которого подсоединены соответственно к первым входам-выходам второго и третьего двухканальных коммутаторов 4, 5, нагруженных соответственно первой и второй согласованными нагрузками 6, 7. Второй вход-выход второго двухканального коммутатора 4 соединен с первым входом-выходом узла связи 1.1.2, второй вход-выход каждого узла связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N-1.2, кроме 1.N.2, соединен соответственно с первым входом - выходом узла связи 1.2.2, 1.3.2, 1.4.2, …, 1.N.2 последующего радиоканала, а второй вход-выход узла связи 1.N.2 соединен со вторым входом-выходом третьего двухканального коммутатора 5. Гетеродин 8 подключен к гетеродинным входам преобразователей частоты 1.1.3, 1.2.3, 1.3.3, …, 1.N.3. Входы блока обработки сигналов и управления 9 соединены с соответствующими выходами усилителей промежуточной частоты 1.1.4, 1.2.4, 1.3.4, …, 1.N.4, управляющий выход соединен с соответствующими управляющими входами частотно-генерирующего устройства, первого, второго и третьего двухканальных коммутаторов, а информационный выход - с выходом пеленгатора.The microwave direction finder (Fig. 1) contains N receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N, while each receiving radio channel 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N consists of a series-connected receiving antenna 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1, ..., 1.N.1, communication center 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, 1.N.2, frequency converter 1.1.3, 1.2.3, 1.3.3, ..., 1.N.3 and an intermediate frequency amplifier 1.1.4, 1.2.4, 1.3.4, ..., 1.N.4, a frequency-
Частотно-генерирующее устройство 2 (фиг. 2) состоит из М генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М и многоканального коммутатора 10, при этом сигнальные выходы всех генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М соединены с соответствующими сигнальными входами многоканального коммутатора 10, управляющий вход которого соединен с входом ЧГУ, а выход - с выходом частотно-генерирующего устройства.The frequency-generating device 2 (Fig. 2) consists of M calibration signal generators 2.1, 2.2, 2.3, ..., 2.M and a
Частотно-генерирующее устройство 2 (фиг. 3) состоит из М генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М и многоканального сумматора 11, при этом сигнальные выходы всех генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М соединены с соответствующими сигнальными входами многоканального сумматора 11, управляющий вход которого соединен с входом ЧГУ, а выход - с выходом частотно-генерирующего устройства.The frequency generating device 2 (Fig. 3) consists of M calibration signal generators 2.1, 2.2, 2.3, ..., 2.M and a
Пеленгатор СВЧ диапазона (фиг. 1) с частотно-генерирующим устройством 2 (фиг. 2, 3) работает следующим образом. Входные сигналы поступают на приемные антенны 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1, …, 1.N.1 соответствующих приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N и через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2 попадают на сигнальные входы преобразователей частоты 1.1.3, 1.2.3, 1.3.3, …, 1.N.3, где с помощью сигнала гетеродина 8 несущие частоты входных сигналов преобразуются в диапазон промежуточных частот. После преобразования частот эти сигналы усиливаются в усилителях промежуточной частоты 1.1.4, 1.2.4, 1.3.4, …, 1.N.4 и затем поступают в блок обработки сигналов и управления 9, в котором производятся фазовые измерения и формируются согласно заданной программе сигналы управления двухканальными коммутаторами 3, 4, 5 и частотно-генерирующим устройством.The microwave direction finder (Fig. 1) with a frequency-generating device 2 (Fig. 2, 3) works as follows. The input signals are received at the receiving antennas 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1, ..., 1.N.1 of the corresponding receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N and through the communication nodes 1.1.2, 1.2.2 , 1.3.2, ..., 1.N.2 get to the signal inputs of the frequency converters 1.1.3, 1.2.3, 1.3.3, ..., 1.N.3, where using the
Проверка фазовой неидентичности приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N пеленгатора СВЧ диапазона (фиг. 1) с частотно-генерирующим устройством 2 (фиг. 2) осуществляется обработкой результатов измерений приращения разностей фаз сигнала калибровки с выходов приемных радиоканалов на частотах, которые выбираются таким образом, чтобы на соседних частотах приращение полной фазы сигнала калибровки на выходах приемных радиоканалов не превышало значения ±π. Каждый этап разделен на М тактов. Этап определяет направление распространения сигнала калибровки, а такт соответствует выбору частоты сигнала калибровки. Для упрощения опишем алгоритм определения фазовой неидентичности на m-ном такте работы.Verification of the phase non-identity of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N of the microwave direction finder (Fig. 1) with a frequency-generating device 2 (Fig. 2) is carried out by processing the measurement results of the phase difference increment of the calibration signal from the outputs of the receiving radio channels at frequencies , which are selected so that at adjacent frequencies the increment of the full phase of the calibration signal at the outputs of the receiving radio channels does not exceed ± π. Each stage is divided into M measures. The stage determines the direction of propagation of the calibration signal, and the cycle corresponds to the choice of frequency of the calibration signal. To simplify, we describe an algorithm for determining phase non-identity on the m-th clock cycle.
На первом этапе m-ого такта, согласно заданной программе, сигнал на частоте m-ого генератора сигнала калибровки частотно-генерирующего устройства 2 через многоканальный коммутатор 10 попадает на вход первого двухканального коммутатора 3, затем на первый вход-выход второго двухканального коммутатора 4 и далее последовательно поступает во все приемные радиоканалы 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N от первого к N-ому через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 7 через второй вход - выход и выход третьего двухканального коммутатора 5, при этом первый вход - выход третьего двухканального коммутатора 5 и согласованная нагрузка 6 отключены от m-ого генератора сигнала калибровки 2.m соответственно с помощью первого и второго двухканальных коммутаторов 3, 4, а все остальные генераторы сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.m-1, 2.m+1, …, 2.М отключены от выхода частотно-генерирующего устройства 2 многоканальным коммутатором 10. Далее согласно заданному алгоритму управления многоканальным коммутатором 10, формируемому в блоке обработки сигналов и управления 9, на первом этапе m+1 такта происходит отключение выхода частотно-генерирующего устройства 2 от m-ого генератора сигнала калибровки 2.m и его подключение к m+1-ому генератору сигнала калибровки 2.m+1, при этом все остальные генераторы сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.m, 2.m+2, …, 2.М отключены от выхода частотно-генерирующего устройства 2 многоканальным коммутатором 10. Аналогично далее происходит отключение и подключение к выходу частотно-генерирующего устройства 2 всех остальных генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М, соответствующих своему такту.At the first stage of the mth step, according to a given program, the signal at a frequency m-th generator of the calibration signal of the
На втором этапе направление распространения сигнала калибровки изменяется на противоположное. На втором этапе m-ого такта сигнал m-ого генератора сигнала калибровки 2.m через многоканальный коммутатор 10, первый и третий двухканальные коммутаторы 3, 5, последовательно распространяется от N-ого приемного радиоканала 1.N к первому приемному радиоканалу 1.1 через узлы связи 1.N.2, …, 1.3.2, 1.2.2, 1.1.2, а также в согласованную нагрузку 6 через второй вход-выход и выход второго двухканального коммутатора 4, при этом первый вход-выход второго двухканального коммутатора 4 и вторая согласованная нагрузка 7 отключены от m-ого генератора сигнала калибровки 2.m соответственно с помощью первого и третьего двухканальных коммутаторов 3, 5, а все остальные генераторы сигнала калибровки 2.1, 2.3, 2.4, …, 2.m-1, 2.m+1, …, 2.М отключены от выхода частотно-генерирующего устройства 2 многоканальным коммутатором 10. Затем согласно заданному алгоритму управления многоканальным коммутатором 10, формируемому в блоке обработки сигналов и управления 9, на втором этапе m-ого такта происходит отключение выхода частотно-генерирующего устройства 2 от m-ого генератора сигнала калибровки 2.m и его подключение к m+1-ому генератору сигнала калибровки 2.m+1, при этом все остальные генераторы сигнала калибровки 2.1, 2.3, 2.4, …, 2.m, 2.m+2, …, 2.М отключены от выхода частотно-генерирующего устройства 2 многоканальным коммутатором 10. Аналогично далее происходит отключение и подключение к выходу частотно-генерирующего устройства 2 всех остальных генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М, соответствующих своему такту.At the second stage, the direction of propagation of the calibration signal is reversed. At the second stage of the mth cycle, the signal of the mth generator of the calibration signal 2.m through the
Алгоритм работы многоканального коммутатора 10 задан блоком обработки сигналов и управления 9 таким образом, что к выходу частотно-генерирующего устройства 2 подключается только один из множества генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М.The operation algorithm of the
Проверка фазовой неидентичности приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N пеленгатора СВЧ диапазона (фиг. 1) с частотно-генерирующим устройством 2 (фиг. 3) осуществляется в два этапа в отсутствии входных сигналов.Verification of the phase non-identity of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N of the microwave direction finder (Fig. 1) with the frequency-generating device 2 (Fig. 3) is carried out in two stages in the absence of input signals.
На первом этапе сигналы калибровки с частотами генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М частотно-генерирующего устройства 2 через многоканальный сумматор 11 попадают на вход первого двухканального коммутатора 3, затем на вход - выход второго двухканального коммутатора 4 и далее последовательно поступают во все приемные радиоканалы 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N от первого к N-ому через плечи узлов связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 7 через второй вход-выход и выход третьего двухканального коммутатора 5, при этом первый вход-выход третьего двухканального коммутатора 5 и согласованная нагрузка 6 отключены от выхода частотно - генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и второго двухканальных коммутаторов 3, 4.At the first stage, calibration signals with frequencies calibration signal generators 2.1, 2.2, 2.3, ..., 2.M of the frequency-
На втором этапе направление распространения сигналов калибровки изменяется на противоположное и происходит от N-го приемного радиоканала 1.N к первому приемному радиоканалу 1.1. Теперь сигналы с частотами генераторов сигнала калибровки 2.1, 2.2, 2.3, …, 2.М через многоканальный сумматор 11, первый и третий двухканальные коммутаторы 3, 5 последовательно распространяются от N-го приемного радиоканала 1.N к первому через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 6 через второй вход - выход и выход второго двухканального коммутатора 4, при этом первый вход - выход второго двухканального коммутатора 4 и вторая согласованная нагрузка 7 отключены от выхода частотно-генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и третьего двухканальных коммутаторов 3, 5.At the second stage, the direction of propagation of the calibration signals is reversed and proceeds from the Nth receiving radio channel 1.N to the first receiving radio channel 1.1. Now signals with frequencies calibration signal generators 2.1, 2.2, 2.3, ..., 2.M through a
Проверка фазовой неидентичности приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N пеленгатора СВЧ диапазона (фиг. 1) с частотно-генерирующим устройством 2, которое представляет собой управляемый генератор сигналов калибровки, осуществляется обработкой результатов измерений приращения разностей фаз сигнала калибровки с выходов радиоканалов на частотах, которые выбираются таким образом, чтобы на соседних частотах приращение полной фазы сигнала калибровки на выходах приемных радиоканалов не превышало значения ±π. Выдача сигналов калибровки сетки частот частотно-генерирующим устройством 2 осуществляется двумя способами.Verification of the phase non-identity of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N of the microwave direction finder (Fig. 1) with a frequency-
При первом способе формирование сетки частот частотно-генерирующее устройство 2 выполняет с разделением по времени, то есть работа его соответствует работе частотно-генерирующего устройства 2 (фиг. 2). В этом случае каждый этап разделен на М тактов. Этап определяет направление распространения сигнала калибровки, а такт соответствует выбору частоты сигнала калибровки. Для упрощения опишем алгоритм определения фазовой неидентичности на m-ном такте работы.In the first method, the frequency-generating
На первом этапе m-ого такта, согласно заданной программе, сигнал калибровки на частоте частотно-генерирующего устройства 2 попадает на вход первого двухканального коммутатора 3, затем на первый вход-выход второго двухканального коммутатора 4 и далее последовательно поступает во все приемные радиоканалы 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N от первого к N-ому через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 7 через второй вход-выход и выход третьего двухканального коммутатора 5, при этом первый вход - выход третьего двухканального коммутатора 5 и согласованная нагрузка 6 отключены от частотно-генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и второго двухканальных коммутаторов 3, 4. Затем согласно заданному алгоритму управления частотно-генерирующим устройством 2, формируемому в блоке обработки сигналов и управления 9, на первом этапе m+1 такта происходит переключение частотно-генерирующего устройства 2 на выдачу сигнала калибровки частоты .At the first stage of the mth cycle, according to a given program, the calibration signal at a frequency frequency-generating
На втором этапе направление распространения сигнала калибровки изменяется на противоположное. На втором этапе m-ого такта сигнал калибровки на частоте через первый и третий двухканальные коммутаторы 3, 5, последовательно распространяется от N-ого приемного радиоканала 1.N к первому приемному радиоканалу 1.1 через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 6 через вход-выход и выход второго двухканального коммутатора 4, при этом первый вход-выход второго двухканального коммутатора 4 и вторая согласованная нагрузка 7 отключены от частотно-генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и третьего двухканальных коммутаторов 3, 5. Затем согласно заданному алгоритму управления частотно-генерирующим устройством 2, формируемому в блоке обработки сигналов и управления 9, на втором этапе m+1 такта происходит переключение частотно-генерирующего устройства 2 на выдачу сигнала калибровки частоты .At the second stage, the direction of propagation of the calibration signal is reversed. In the second stage of the mth cycle, the calibration signal at the frequency through the first and third two-
При втором способе частотно-генерирующее устройство 2 выдает сетку частот без разделения по времени, то есть его работа соответствует работе частотно-генерирующего устройства 2 (фиг. 3). В этом случае этап работы определяет направление распространения сигнала калибровки.In the second method, the frequency-generating
На первом этапе, согласно заданной программе, сигналы калибровки с частотами частотно-генерирующего устройства 2 попадают на вход первого двухканального коммутатора 3, затем на первый вход-выход второго двухканального коммутатора 4 и далее последовательно поступают во все приемные радиоканалы 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N от первого к N-ому через плечи узлов связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 7 через второй вход-выход и выход третьего двухканального коммутатора 5, при этом первый вход-выход третьего двухканального коммутатора 5 и согласованная нагрузка 6 отключены от частотно-генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и второго двухканальных коммутаторов 3, 4.At the first stage, according to a given program, calibration signals with frequencies frequency-generating
На втором этапе направление распространения сигналов калибровки изменяется на противоположное и происходит от N-ого приемного радиоканала 1.N к первому приемному радиоканалу 1.1. Теперь сигналы калибровки с частотами управляемого генератора сигналов калибровки через двухканальные коммутаторы 3, 5 последовательно распространяются от N-ого приемного радиоканала 1.N к первому через узлы связи 1.1.2, 1.2.2, 1.3.2, …, 1.N.2, а также в согласованную нагрузку 6 через второй вход - выход и выход второго двухканального коммутатора 4. При этом первый вход - выход второго двухканального коммутатора и вторая согласованная нагрузка 7 отключены от частотно-генерирующего устройства 2 соответственно с помощью первого и третьего двухканальных коммутаторов 3, 5.At the second stage, the direction of propagation of the calibration signals is reversed and proceeds from the Nth receiving radio channel 1.N to the first receiving radio channel 1.1. Now calibration signals with frequencies the controlled generator of calibration signals through two-
Проверка фазовой неидентичности приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N проводится для произвольно выбранных пар приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N на частотах частным случаем является пример, когда один из приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N выбирается как опорный и относительно него определяются параметры фазовой неидентичности приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N. Измерения проводятся в два этапа, отличающихся друг от друга направлением распространения сигналов калибровки. Неидентичность электрических длин двух приемных радиоканалов 1.1, 1.2, 1.3, …, 1.N определяется через разность фаз сигналов калибровки на соответствующих частотах измеренных в блоке обработки сигналов и управления 9 на первом и втором этапе, а неопределенность разности фаз определяется числом полных периодов разности фаз сигналов калибровки, вычисленных в блоке обработки сигналов и управления 9.Checking the phase non-identity of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N is carried out for randomly selected pairs of receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N at frequencies A special case is an example when one of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N is selected as a reference and relative to it the phase non-identity parameters of the receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N are determined. The measurements are carried out in two stages, differing from each other in the direction of propagation of the calibration signals. The non-identity of the electrical lengths of the two receiving radio channels 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.N is determined through the phase difference of the calibration signals at the corresponding frequencies measured in the signal processing and
Рассмотрим алгоритм устранения фазовой неидентичности приемных радиоканалов для многоканального фазового моноимпульсного пеленгатора, образованного N приемными радиоканалами, в котором оценивается разность фаз между выходами произвольно выбранных приемных радиоканалов (PKi, PKj, i≠j).Let us consider an algorithm for eliminating the phase non-identity of receiving radio channels for a multi-channel phase monopulse direction finder formed by N receiving radio channels, in which the phase difference between the outputs of randomly selected receiving radio channels (PK i , PK j , i ≠ j) is estimated.
Реализация алгоритма устранения фазовой неидентичности приемных радиоканалов осуществляется в блоке обработки сигналов и управления 9.The implementation of the algorithm to eliminate the phase non-identity of the receiving radio channels is carried out in the signal processing and
Суть алгоритма заключается в попеременном введении фиксированных фазовых сдвигов на разных частотах в сигнал калибровки, поступающий на входы приемных радиоканалов фазового моноимпульсного пеленгатора, и по информации о величинах разностей фаз сигнала калибровки с выходов приемных радиоканалов с учетом частотной дисперсии этих разностей фаз определяется величина фазовой неидентичности приемных радиоканалов.The essence of the algorithm is to alternately introduce fixed phase shifts at different frequencies into the calibration signal supplied to the inputs of the receiving radio channels of the monopulse phase direction finder, and from the information about the phase differences of the calibration signal from the outputs of the receiving radio channels, taking into account the frequency dispersion of these phase differences, the phase non-identity of the receiving radio channels.
Пусть частота сигнала калибровки равна (m∈[1, М]) и соответственно круговая частота равна тогда полная разность фаз сигнала калибровки с выходов радиоканалов с индексами i и j (i≠j, i, j∈[1, N]) на первом и втором этапах равна:Let the frequency of the calibration signal be (m∈ [1, M]) and, accordingly, the circular frequency is then the total phase difference of the calibration signal from the outputs of the radio channels with indices i and j (i ≠ j, i, j∈ [1, N]) in the first and second stages is equal to:
где - полная разность фаз сигнала калибровки;Where - the total phase difference of the calibration signal;
i и j - индексы радиоканалов;i and j are the indices of the radio channels;
m - индекс частоты сигнала калибровки;m is the frequency index of the calibration signal;
L - номер этапа;L is the stage number;
- полная фаза сигнала калибровки на выходе приемного радиоканала с индексом j на этапе L; - the full phase of the calibration signal at the output of the receiving radio channel with index j in step L;
- полная фаза сигнала калибровки на выходе приемного радиоканала с индексом i на этапе L; - the full phase of the calibration signal at the output of the receiving radio channel with index i in step L;
На первом этапе полная фаза сигнала калибровки на частоте на выходе приемного радиоканала с индексом i равна:At the first stage, the full phase of the calibration signal at the frequency at the output of the receiving radio channel with index i is equal to:
где - групповая задержка на частоте ωm приемного радиоканала с индексом i;Where - group delay at a frequency ω m of the receiving radio channel with index i;
ϕm,i - начальная фаза сигнала калибровки на частоте ωm в точке ввода сигнала приемного радиоканала с индексом i.ϕ m, i is the initial phase of the calibration signal at a frequency ω m at the input point of the signal of the receiving radio channel with index i.
Полная фаза сигнала калибровки на выходе приемного радиоканала с индексом j при распространении сигнала по линии связи от радиоканала с индексом i в направлении радиоканала с индексом j:The full phase of the calibration signal at the output of the receiving radio channel with index j during signal propagation along the communication line from the radio channel with index i in the direction of the radio channel with index j:
где - групповая задержка на частоте ωm приемного радиоканала с индексом j;Where - group delay at a frequency ω m of the receiving radio channel with index j;
- групповая задержка на частоте ωm распространения сигнала калибровки по линии связи от точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом i до точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом j. - group delay at a frequency ω m of the propagation of the calibration signal over the communication line from the input point of the signal of the receiving radio channel with index i to the input point of the signal of the receiving radio channel with index j.
На втором этапе полная фаза сигнала калибровки на выходе радиоканала с индексом i при распространении сигнала по линии связи от радиоканала с индексом j в направлении радиоканала с индексом i определяется выражением:At the second stage, the full phase of the calibration signal at the output of the radio channel with index i when the signal propagates along the communication line from the radio channel with index j in the direction of the radio channel with index i is determined by the expression:
здесь ϕm,j - начальная фаза сигнала калибровки в точке ввода сигнала приемного радиоканала j;here ϕ m, j is the initial phase of the calibration signal at the input point of the signal of the receiving radio channel j;
- групповая задержка на частоте ωm распространения сигнала калибровки по линии связи от точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом j до точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом i. - group delay at the frequency ω m of the propagation of the calibration signal over the communication line from the input point of the signal of the receiving radio channel with index j to the input point of the signal of the receiving radio channel with index i.
Вследствие принципа взаимности тракта передачи сигнала калибровки от радиоканала от точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом j(i) до точки ввода сигнала приемного радиоканала с индексом .Due to the principle of reciprocity of the transmission path of the calibration signal from the radio channel from the input point of the signal of the receiving radio channel with index j (i) to the input point of the signal of the receiving radio channel with index .
На частоте ωm полная фаза сигнала калибровки на выходе приемного радиоканала с индексом j равна:At a frequency ω m, the total phase of the calibration signal at the output of the receiving radio channel with index j is equal to:
Нужно отметить, что измерение полной фазы сигнала θ в силу периодичности круговых функций невозможно. Ее значение можно определить с неопределенностью кратной значению 2π, то естьIt should be noted that measuring the total phase of the signal θ due to the periodicity of the circular functions is impossible. Its value can be determined with an uncertainty multiple of the value 2π, i.e.
где k - параметр неоднозначности измерения фазы сигнала равный произвольному целому из диапазона (-∞, ∞);where k is the phase ambiguity parameter of the signal phase equal to an arbitrary integer from the range (-∞, ∞);
ϕ - измеренная часть полной фазы сигнала в диапазоне [-π, π].ϕ is the measured part of the total phase of the signal in the range [-π, π].
Выражение (1) с учетом равенств (2, 3, 4, 5) и замечания (6) примет вид:Expression (1) taking into account equalities (2, 3, 4, 5) and remarks (6) will take the form:
где - измеренные в диапазоне [-π, π] разности фаз сигналов калибровки на выходах радиоканалов с индексами i, j на первом и втором этапах процедуры оценки фазовой неидентичности радиоканалов равные: здесь - операция исключения по модулю 2π;Where - the phase differences of the calibration signals measured in the range [-π, π] at the outputs of radio channels with indices i, j at the first and second stages of the procedure for assessing the phase non-identity of radio channels are equal to: here - an exception operation modulo 2π;
- неизвестные параметры фазовой неоднозначности измерения разностей фаз равные: где - неизвестные параметры фазовой неоднозначности фаз сигналов радиоканалов с индексами i, j на первом и втором этапах процедуры оценки фазовой неидентичности радиоканалов. - unknown phase ambiguity parameters for measuring phase differences equal: Where - unknown parameters of the phase ambiguity of the phases of the signals of the radio channels with indices i, j at the first and second stages of the procedure for assessing the phase non-identity of radio channels.
Величина является по определению величиной полной фазовой неидентичности радиоканалов с индексами i и j, а - полной фазовой задержкой линии передачи сигнала калибровки между радиоканалами с индексами i и j на частоте ωm, (m∈[1, М]).Value is by definition the total phase non-identity of radio channels with indices i and j, and - the total phase delay of the transmission line of the calibration signal between the radio channels with indices i and j at a frequency ω m , (m∈ [1, M]).
Из (7) следует:From (7) it follows:
здесь значения производных разностей фаз на частоте ωm.here the values of the derivatives of the phase differences at the frequency ω m .
Введем функцию Р(α, β), определяющую разность углов α и β через круговые функции:We introduce the function P (α, β), which determines the difference between the angles α and β through circular functions:
P(α, β)=arctan(cos(α-β), sin(α-β))P (α, β) = arctan (cos (α-β), sin (α-β))
здесь cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβhere cos (α-β) = cosαcosβ + sinαsinβ
sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβsin (α-β) = sinαcosβ-cosαsinβ
при этом разность углов α и β определяется в диапазоне [-π, π].the difference in angles α and β is determined in the range [-π, π].
Из уравнения (7) следует, что величина полной фазовой неоднозначности радиоканалов с индексами i и j равна:From equation (7) it follows that the total phase ambiguity of the radio channels with indices i and j is equal to:
Отсюда следует, что величина фазовой неидентичности радиоканалов с индексами i и j, которая определяется через измерения разностей фаз калибровки сигнала и на 1 и 2 этапах калибровки, равная , имеет неопределенность кратную π.It follows that the phase non-identity of radio channels with indices i and j, which is determined by measuring the phase difference of the signal calibration and at 1 and 2 stages of calibration, equal to , has an uncertainty multiple of π.
Для устранения данной коллизии используем частотную дисперсию величины фазовой задержки θ.To eliminate this collision, we use the frequency dispersion of the phase delay θ.
Частоты выбираются таким образом, чтобы приращения полных разностей фаз между соседними частотами на обоих этапах калибровки не превышали по абсолютному значению величины равной π, то есть выполнялось неравенство:Frequencies are selected so that the increments of the total phase differences between adjacent frequencies at both stages of the calibration do not exceed the value equal to π in absolute value, i.e., the following inequality holds:
Условие (10), может быть выполнено, безусловно, при достаточно малых приращениях частоты Δωm=ωm+1-ωm; m∈[1, М-1]; L=1, 2;Condition (10) can be satisfied, of course, for sufficiently small frequency increments Δω m = ω m + 1 -ω m ; m∈ [1, M-1]; L = 1, 2;
Алгоритм устранения фазовой неоднозначности имеет следующий вид:The phase ambiguity elimination algorithm has the following form:
1. Вычисляются параметры фазовой неоднозначности измерения полной разности фаз радиоканалов с индексами i и j на частоте ω1 для первого и второго этапов калибровки:1. The parameters of the phase ambiguity of the measurement of the total phase difference of the radio channels with indices i and j at a frequency of ω 1 are calculated for the first and second stages of calibration:
Выражение (1) для частоты ω1 на первом и втором этапах калибровки имеет вид:Expression (1) for frequency ω 1 at the first and second stages of calibration has the form:
По определению:A-priory:
где - параметры фазовой неоднозначности измерения полной разности фаз на частоте ω1, на 1 и 2 этапах калибровки.Where - parameters of the phase ambiguity of measuring the total phase difference at a frequency of ω 1 , at
Из (11), (12) с учетом (13), (14), (15), (16) для первого и второго этапов (L=1, 2) калибровки следует:From (11), (12), taking into account (13), (14), (15), (16) for the first and second stages (L = 1, 2) of calibration, it follows:
L=1, 2L = 1, 2
Отметим, что выполняются равенства:Note that the equalities are satisfied:
L=1, 2L = 1, 2
где - приращения полной разности фаз при изменении частоты от ω1 до ωk для первого и второго этапов калибровки, вычисляемые по выражениям:Where - increments of the total phase difference when changing the frequency from ω 1 to ω k for the first and second stages of calibration, calculated by the expressions:
L=1, 2L = 1, 2
При наличии случайных ошибок измерений оценка полных разностей фаз на частоте ωk равных для первого и второго этапов калибровки (L=1, 2) могут быть определены из решения систем уравнений следующих из выполнения равенств (18):In the presence of random measurement errors, the estimate of the total phase differences at a frequency ω k equal for the first and second stages of calibration (L = 1, 2) can be determined from solving systems of equations following from the fulfillment of equalities (18):
L=1, 2L = 1, 2
здесь вычисляется через приращения разностей фаз следующим образом:here calculated through increments of phase differences as follows:
Из (20) следует:From (20) it follows:
L=1, 2L = 1, 2
и - параметры фазовой неоднозначности измерения полной разности фаз на частоте ω1 на 1 и 2 этапах калибровки определяются в соответствии выражением:and - the parameters of the phase ambiguity of the measurement of the total phase difference at a frequency of ω 1 at 1 and 2 stages of calibration are determined in accordance with the expression:
L=1, 2L = 1, 2
здесь […]R - вычисление ближайшего целого значения операнда.here [...] R is the calculation of the nearest integer value of the operand.
2. Вычисляются фазовая неидентичность радиоканалов с индексами i и j и фазовая задержка тракта передачи сигнала калибровки между этими радиоканалами на частоте ω, лежащей в интервале [ωm, ωm+1]:2. The phase non-identity of the radio channels with indices i and j and the phase delay of the calibration signal transmission path between these radio channels at a frequency ω lying in the interval [ω m , ω m + 1 ] are calculated:
Полная разность фаз сигнала калибровки на частоте ω, (ω∈[ωm, ωm+1]) на первом и втором этапах калибровки с учетом (7) запишется в виде:The total phase difference of the calibration signal at the frequency ω, (ω∈ [ω m , ω m + 1 ]) at the first and second stages of calibration, taking into account (7), can be written in the form:
здесь - измеренные разности фаз сигнала калибровки на частоте ω с выходов радиоканалов с индексами i и j для первого и второго этапов калибровки;here - the measured phase differences of the calibration signal at a frequency ω from the outputs of the radio channels with indices i and j for the first and second stages of calibration;
- приращения параметров неоднозначности измерений разностей полных фаз сигнала калибровки на частоте ω для первого и второго этапов калибровки относительно параметров неоднозначности измерения разностей полных фаз сигнала калибровки на частоте ω1 равные: - increments of the ambiguity parameters of the measurement of the differences in the total phases of the calibration signal at a frequency ω for the first and second stages of calibration relative to the ambiguity parameters of the measurement of the differences of the full phases of the calibration signal at a frequency ω 1 equal to:
где: - приращение полной разности фаз при изменении частоты от ω1 до ω, (ω∈[ωm, ωm+1]) на первом этапе калибровки;Where: - increment of the total phase difference when the frequency changes from ω 1 to ω, (ω∈ [ω m , ω m + 1 ]) at the first calibration stage;
Величина фазовой неидентичности приемных радиоканалов с индексами i и j на частоте ω, находящейся в интервале частот [ωm, ωm+1], выраженная через разность полных фазовых задержек радиоканалов, равна:The phase non-identity of the receiving radio channels with indices i and j at a frequency ω in the frequency range [ω m , ω m + 1 ], expressed through the difference in the total phase delays of the radio channels, is equal to:
Величина полной фазовой задержки линии передачи сигнала калибровки между радиоканалами с индексами i и j на частоте ω, находящейся в интервале частот [ωm, ωm+1], равна:The total phase delay of the calibration signal transmission line between the radio channels with indices i and j at a frequency ω located in the frequency range [ω m , ω m + 1 ] is equal to:
Отсюда следует:This implies:
1 - фазовая неидентичность приемных радиоканалов с индексами i и j на частоте ω, (ω∈[ωm, ωm+1]) обозначенная как приведенная к интервалу [-π, π], равна:1 - phase non-identity of the receiving radio channels with indices i and j at the frequency ω, (ω∈ [ω m , ω m + 1 ]) denoted as reduced to the interval [-π, π] is equal to:
и соответственно:and correspondingly:
здесь - параметр устранения неоднозначности фазовой неидентичности радиоканалов с индексами i и j на частоте ω равныйhere - the parameter for eliminating the ambiguity of the phase non-identity of radio channels with indices i and j at a frequency ω equal to
где Where
2 - фазовая задержка тракта передачи сигнала калибровки между приемными каналами с индексами i и j на частоте ω, (ω∈[ωm, ωm+1]), приведенная к интервалу [-π, π], равна:2 - phase delay of the calibration signal transmission path between the receiving channels with indices i and j at the frequency ω, (ω∈ [ω m , ω m + 1 ]), reduced to the interval [-π, π], is equal to:
и соответственно:and correspondingly:
здесь - параметр устранения неоднозначности фазовой неидентичности линии передачи сигнала калибровки от радиоканала с индексом i к радиоканалу с индексом j на частоте ω равный:here - the parameter to eliminate the ambiguity of the phase non-identity of the transmission line of the calibration signal from the radio channel with index i to the radio channel with index j at a frequency ω equal to:
где Where
Расчет в блоке обработке сигналов и управления 9 значений фазовой неидентичности приемных радиоканалов с индексами i и j на частоте ω, [ω∈[ωm, ωm+1]) по выражению (21) и фазовой задержки тракта передачи сигнала калибровки между приемными каналами по выражению (22) решает поставленную задачу.Calculation in the signal processing and control unit of 9 phase-identity values of the receiving radio channels with indices i and j at the frequency ω, [ω∈ [ω m , ω m + 1 ]) according to expression (21) and the phase delay of the calibration signal transmission path between the receiving channels by the expression (22) solves the problem.
Источники информацииInformation sources
1. Радиотехнические системы: Учеб. для вузов по спец. "Радиотехника" / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990. - 496 с.: ил. (стр. 281-283, стр. 306-321, стр. 377-381).1. Radio engineering systems: Textbook. for universities for special. "Radio Engineering" / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov et al .; Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990. - 496 p.: ill. (p. 281-283, p. 306-321, p. 377-381).
2. Direction finding interferometer internal calibration system, United States Patent №4494118, G01S 5/02, date of patent: jan. 15, 1985.2. Direction finding interferometer internal calibration system, United States Patent No. 4494118,
3. Пеленгационное устройство СВЧ и его вариант, патент RU №2269791, G01S 3/10, G01S 7/40, бюл. №4 от 10.02.2006.3. The microwave direction finding device and its variant, patent RU No. 2269791,
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016101125A RU2611581C1 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Shf range-finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016101125A RU2611581C1 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Shf range-finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2611581C1 true RU2611581C1 (en) | 2017-02-28 |
Family
ID=58459163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016101125A RU2611581C1 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Shf range-finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611581C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4494118A (en) * | 1983-08-18 | 1985-01-15 | Hughes Aircraft Company | Direction finding interferometer internal calibration system |
RU2110809C1 (en) * | 1995-05-22 | 1998-05-10 | Конструкторское бюро машиностроения | Multichannel radio direction finder |
US6163296A (en) * | 1999-07-12 | 2000-12-19 | Lockheed Martin Corp. | Calibration and integrated beam control/conditioning system for phased-array antennas |
JP2004294305A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Direction finder and direction finding method |
RU2269791C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-10 | Андрей Леонидович Демин | Direction-finding uhf device and variant of its construction |
RU2504796C2 (en) * | 2010-03-02 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Direction-finding device (versions) |
US8736485B2 (en) * | 2010-11-27 | 2014-05-27 | Eads Deutschland Gmbh | Method for direction finding by means of monopulse formation |
-
2016
- 2016-01-15 RU RU2016101125A patent/RU2611581C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4494118A (en) * | 1983-08-18 | 1985-01-15 | Hughes Aircraft Company | Direction finding interferometer internal calibration system |
RU2110809C1 (en) * | 1995-05-22 | 1998-05-10 | Конструкторское бюро машиностроения | Multichannel radio direction finder |
US6163296A (en) * | 1999-07-12 | 2000-12-19 | Lockheed Martin Corp. | Calibration and integrated beam control/conditioning system for phased-array antennas |
JP2004294305A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Direction finder and direction finding method |
RU2269791C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-10 | Андрей Леонидович Демин | Direction-finding uhf device and variant of its construction |
RU2504796C2 (en) * | 2010-03-02 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Direction-finding device (versions) |
US8736485B2 (en) * | 2010-11-27 | 2014-05-27 | Eads Deutschland Gmbh | Method for direction finding by means of monopulse formation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10009165B2 (en) | Calibrating a serial interconnection | |
JP6643422B2 (en) | A radar front end that monitors high-frequency oscillators | |
RU2423719C1 (en) | Method for adaptive measurement of spatial parameters of radio-frequency radiation sources and device for realising said method | |
Lee et al. | Method for obtaining three-and four-element array spacing for interferometer direction-finding system | |
US10371789B2 (en) | Position detection system and position detection method | |
RU2584972C1 (en) | Method of measuring distance from measuring station to relay | |
RU2596018C1 (en) | Method for amplitude direction finding of radio signal sources | |
JP2019060732A (en) | Radar device and phase compensation method | |
RU2611581C1 (en) | Shf range-finder | |
JP6708255B2 (en) | Position detection system and position detection method | |
JP2018059745A (en) | Displacement measuring device and displacement measuring method | |
JPH01161180A (en) | Direction finder | |
RU2201599C1 (en) | Method of direction finding of radio signals and direction finder for its realization | |
RU2568968C1 (en) | Method for built-in calibration of active phased antenna array | |
RU2269791C1 (en) | Direction-finding uhf device and variant of its construction | |
US10181943B2 (en) | Distributing coherent signals to large electrical distances over serial interconnections | |
RU2820956C1 (en) | Method for coherent reception of signals in multichannel radio systems | |
RU2316017C2 (en) | Device for radio-engineering monitoring of radio sources | |
RU2378659C1 (en) | Device for radio-technical control of radio radiation sources | |
RU2287839C2 (en) | Device for mono-impulse measurement of bearing of radio signals sources | |
RU2346288C1 (en) | Method for radio direction finding and direction finder for implementation thereof | |
Sichani et al. | Waveform Selection for FMCW and PMCW 4D-Imaging Automotive Radar Sensors | |
RU2661065C1 (en) | Digital phasemeter | |
RU2316016C2 (en) | Device for radioengineering monitoring of radio sources | |
RU82868U1 (en) | DEVICE FOR RADIO TECHNICAL CONTROL OF SOURCES OF RADIO RADIATION |