RU2618522C1 - Phase direction finder - Google Patents
Phase direction finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618522C1 RU2618522C1 RU2016111472A RU2016111472A RU2618522C1 RU 2618522 C1 RU2618522 C1 RU 2618522C1 RU 2016111472 A RU2016111472 A RU 2016111472A RU 2016111472 A RU2016111472 A RU 2016111472A RU 2618522 C1 RU2618522 C1 RU 2618522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- adder
- phase
- signal
- 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
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
- G01S1/08—Systems for determining direction or position line
- G01S1/20—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems
- G01S1/30—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems the synchronised signals being continuous waves or intermittent trains of continuous waves, the intermittency not being for the purpose of determining direction or position line and the transit times being compared by measuring the phase difference
- G01S1/32—Systems in which the signals received, with or without amplification, or signals derived therefrom, are compared in phase directly contains no documents
-
- 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
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
-
- 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
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
- G01S3/465—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the aerials being frequency modulated and the frequency difference of signals therefrom being measured
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиомониторинге при поиске источников радиоизлучения (ИРИ) на ограниченной территории и в помещениях, например, специальных электронных устройств перехвата информации.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio monitoring when searching for sources of radio emission (IRI) in a limited area and in rooms, for example, special electronic devices for intercepting information.
Известны различные схемы фазовых пеленгаторов, например, патент США №4383301 МПК G01S 5/02, 7/04, а также радиопеленгатор по заявке №1333546 (Великобритания) МПК G01S 3/48, 3/10.There are various schemes of phase direction finders, for example, US patent No. 4383301 IPC G01S 5/02, 7/04, as well as a direction finder according to the application No. 1333546 (Great Britain) IPC
Классическая схема фазового пеленгатора (аналог) приведена на рисунке 8.1 с. 195 в книге: В.А. Чердынцев «Радиотехнические системы». Минск, «Вышэйшая школа», 1988, 369 с. Недостатком аналога является тот факт, что определение пеленга на источник радиоизлучения производится только в одной плоскости пространственных углов азимутальной или угломестной.The classical diagram of the phase direction finder (analogue) is shown in Figure 8.1 c. 195 in the book: V.A. Cherdyntsev "Radio Engineering Systems". Minsk, “Higher School”, 1988, 369 pp. The disadvantage of the analogue is the fact that the determination of the bearing to the source of radio emission is made only in one plane of the spatial angles of azimuthal or elevation.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является фазовый пеленгатор, приведенный в патенте РФ №2282872 по заявке №2005107832/09 с приоритетом от 21.03.2005 г., зарегистрированный в ГРИ РФ 27.08.2006 г., авторы: Камашев Б.В., Камашев А.Б., Подлужный В.И., Поддужный А.В., Рюмшин Р.И.Of the known devices, the closest in technical essence to the claimed (prototype) is the phase direction finder given in the patent of the Russian Federation No. 2282872 for the application No. 2005107832/09 with priority dated March 21, 2005, registered in the GRI of the Russian Federation on August 27, 2006, the authors: Kamashev B.V., Kamashev A.B., Podluzhny V.I., Podduzhny A.V., Ryumshin R.I.
Известный фазовый пеленгатор содержит первую и вторую антенны, разнесенные на определенное расстояние, первый и второй приемные тракты, соединенные входами с первой и второй антеннами соответственно, первый и второй фазовращатели, имеющие фиксированные и взаимно противоположные фазовые сдвиги и связанные входами с выходом первого приемного тракта, фазовый детектор, соединенный одним входом с выходом первого фазовращателя, а вторым входом через третий управляемый фазовращатель с выходом второго приемного тракта, первый и второй ограничители снизу на нулевом уровне, первый сумматор, соединенный первым прямым входом через первый ограничитель снизу на нулевом уровне с выходом фазового детектора, а вторым прямым входом с выходом второго ограничителя снизу на нулевом уровне, второй сумматор, соединенный первым прямым входом с выходом первого ограничителя снизу на нулевом уровне, а вторым инверсным входом с выходом второго ограничителя снизу на нулевом уровне, первое и второе устройства вычисления модуля, соединенные первое входом с выходом первого сумматора, второе входом с выходом второго сумматора, первое вычитающее устройство, соединенное входом уменьшаемого с выходом первого устройства вычисления модуля, а входом вычитаемого с выходом второго устройства вычисления модуля, третий сумматор, соединенный первым и вторым прямыми входами с выходами первого и второго устройств вычисления модуля соответственно, первый усилитель, соединенный входом с выходом первого вычитающего устройства, первый компаратор, соединенный первым входом с выходом первого усилителя, а вторым входом с выходом третьего сумматора, ключевая схема, соединенная первым входом с выходом первого компаратора, генератор управляющего напряжения, соединенный выходом со вторыми входами третьего управляемого фазовращателя и ключевой схемы одновременно. Выход ключевой схемы является первым выходом пеленгатора.The known phase direction finder contains the first and second antennas spaced a certain distance, the first and second receiving paths connected by inputs to the first and second antennas, respectively, the first and second phase shifters having fixed and mutually opposite phase shifts and connected by inputs to the output of the first receiving path, a phase detector connected by one input to the output of the first phase shifter, and the second input through the third controlled phase shifter with the output of the second receiving path, the first and second facets lower numbers at the zero level, the first adder connected by the first direct input through the first limiter from the bottom at zero level with the output of the phase detector, and the second direct input with the output of the second limiter from the bottom at zero level, the second adder connected by the first direct input with the output of the first limiter from the bottom at the zero level, and the second inverse input with the output of the second limiter from the bottom at zero level, the first and second device computing module connected by the first input to the output of the first adder, the second input ohm with the output of the second adder, the first subtractor connected to the input of the module calculating unit being reduced with the output of the first device, and the input of the module subtracting output from the second unit, the third adder connected to the first and second direct inputs with the outputs of the first and second module calculating devices, respectively, the first an amplifier connected by an input to the output of the first subtractor, a first comparator connected by a first input to the output of the first amplifier, and a second input with the output of the third ora, a key circuit, a first input coupled with the output of the first comparator, the oscillator control voltage is coupled to second inputs of the output third controllable phase shifter circuit and the key simultaneously. The output of the key circuit is the first output of the direction finder.
Принцип измерения угловой координаты (пеленга) источника излучения радиоволн в известном пеленгаторе реализуется путем сравнения фаз сигналов, принятых разнесенными в плоскости измерения антеннами. Схема пеленгатора строится в двухканальном варианте, обеспечивающем это сравнение. Особенностью схемы является повышение точности определения пеленга. Решение этой задачи проводится путем совместного применения функциональных процедур пересечения и объединения.The principle of measuring the angular coordinate (bearing) of a radiation source of radio waves in a known direction finder is implemented by comparing the phases of the signals received by antennas spaced apart in the measurement plane. The direction finder circuit is constructed in a two-channel version providing this comparison. A feature of the scheme is to increase the accuracy of determining the bearing. The solution to this problem is carried out by the joint application of the functional procedures of intersection and union.
Для этого из двух сдвинутых по угловой координате и пересекающихся на равносигнальном направлении напряжений обеспечивается формирование элементами схемы сигналов «пересечения» и «объединения». Эти напряжения жестко связаны между собой общей точкой, находящейся по углу на равносигнальном направлении, а по уровню, определяемому фазовращателями с фиксированными фазовыми сдвигами. Затем из сигналов «пересечения и «объединения» производится формирование узкой области в окрестностях равносигнального направления, определяющей момент отсчета пеленга и являющейся пеленгационной характеристикой, определяющей точность пеленгации при заданном отношении сигнал шум на входе приемных каналов. При этом за счет перестройки управляемого фазовращателя возможно сканирование равносигнальным направлением в пределах определенного сектора.For this, from two voltages shifted along the angular coordinate and intersecting in the equal-signal direction, the formation by the circuit elements of the “intersection” and “union” signals is ensured. These voltages are rigidly interconnected by a common point located at an angle in the equal-signal direction, and according to the level determined by phase shifters with fixed phase shifts. Then, from the “intersection and“ association ”signals, a narrow region is formed in the vicinity of the equal-signal direction, which determines the bearing reference time and is the direction-finding characteristic that determines the direction-finding accuracy for a given signal-to-noise ratio at the input of the receiving channels. In this case, due to the adjustment of the controlled phase shifter, it is possible to scan with the same signal direction within a certain sector.
К недостаткам известного фазового пеленгатора следует отнести ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что определение пеленга на источник радиоизлучения производится только в одной плоскости пространственных углов азимутальной или угломестной. Это обусловлено анализом и использованием только фазовой информации, заключенной в принимаемых сигналах.The disadvantages of the known phase direction finder include limited functionality, which consists in the fact that the determination of the bearing to the source of radio emission is made only in one plane of the spatial angles of azimuthal or elevation. This is due to the analysis and use of only phase information contained in the received signals.
Вместе с тем в настоящее время при поиске ИРИ актуальной является задача определения его угловых положений одновременно в двух ортогональных плоскостях. Анализ показывает, что это возможно путем использования не только фазовой, но и амплитудной информации в принимаемых сигналах ИРИ.However, at present, when searching for IRI, the urgent task is to determine its angular positions simultaneously in two orthogonal planes. The analysis shows that this is possible by using not only phase, but also amplitude information in the received signals of the IRI.
Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в формировании узкой области отсчета пеленга на основе амплитудной информации в принимаемых сигналах ИРИ и применения процедур пересечения и объединения при обработке этой информации.The problem to which the claimed device is directed is to form a narrow bearing reference area based on the amplitude information in the received signals of the IRI and to apply the crossing and combining procedures when processing this information.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении возможности определения пеленгатором углового положения ИРИ одновременно в двух ортогональных плоскостях.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, consists in providing the possibility of determining the angular position of the IRI by the direction finder simultaneously in two orthogonal planes.
Технический результат достигается тем, что в известный фазовый пеленгатор, содержащий первую и вторую антенны, разнесенные на определенное расстояние, первый и второй приемные тракты, соединенные входами с первой и второй антеннами соответственно, первый и второй фазовращатели, имеющие фиксированные и взаимно противоположные фазовые сдвиги и связанные входами с выходом первого приемного тракта, фазовый детектор, соединенный одним входом с выходом первого фазовращателя, а вторым входом через третий управляемый фазовращатель с выходом второго приемного тракта, первый и второй ограничители снизу на нулевом уровне, первый сумматор, соединенный первым прямым входом через первый ограничитель снизу на нулевом уровне с выходом фазового детектора, а вторым прямым входом с выходом второго ограничителя снизу на нулевом уровне, второй сумматор, соединенный первым прямым входом с выходом первого ограничителя снизу на нулевом уровне, а вторым инверсным входом с выходом второго ограничителя снизу на нулевом уровне, первое и второе устройства вычисления модуля, соединенные первое входом с выходом первого сумматора, второе входом с выходом второго сумматора, первое вычитающее устройство, соединенное входом уменьшаемого с выходом первого устройства вычисления модуля, а входом вычитаемого с выходом второго устройства вычисления модуля, третий сумматор, соединенный первым и вторым прямыми входами с выходами первого и второго устройств вычисления модуля соответственно, первый усилитель, соединенный входом с выходом первого вычитающего устройства, первый компаратор, соединенный первым входом с выходом первого усилителя, а вторым входом с выходом третьего сумматора, ключевая схема, соединенная первым входом с выходом первого компаратора, генератор управляющего напряжения, соединенный выходом со вторыми входами третьего управляемого фазовращателя и ключевой схемы одновременно, а выход ключевой схемы является первым выходом пеленгатора, введены четвертый сумматор, соединенный первым прямым входом с выходом второго фазовращателя, а вторым прямым входом с выходом третьего управляемого фазовращателя, пятый сумматор, связанный первым прямым входом с выходом второго фазовращателя, а вторым инверсным входом с выходом третьего управляемого фазовращателя, второе вычитающее устройство, соединенное входом уменьшаемого через третье устройство вычисления модуля с выходом четвертого сумматора, а входом вычитаемого через четвертое устройство вычисления модуля с выходом пятого сумматора, шестой сумматор, связанный первым и вторым прямыми входами с выходами третьего и четвертого устройств вычисления модуля соответственно, второй усилитель, соединенный входом с выходом второго вычитающего устройства и входом второго ограничителя снизу на нулевом уровне одновременно, второй компаратор, связанный первым входом с выходом шестого сумматора, а вторым входом с выходом второго усилителя, выход второго компаратора являются вторым выходом фазового пеленгатора.The technical result is achieved by the fact that in the known phase direction finder containing the first and second antennas spaced a certain distance, the first and second receiving paths connected by inputs to the first and second antennas, respectively, the first and second phase shifters having fixed and mutually opposite phase shifts and connected by inputs to the output of the first receiving path, a phase detector connected by one input to the output of the first phase shifter, and the second input through the third controlled phase shifter with the output the second receiving path, the first and second lower limiters at zero level, the first adder connected by the first direct input through the first lower limiter at zero level to the output of the phase detector, and the second direct input with the second lower limiter output at zero level, the second adder connected by the first direct input with the output of the first limiter from the bottom at zero level, and the second inverse input with the output of the second limiter from the bottom at zero level, the first and second module calculating devices connected to the first the input with the output of the first adder, the second input with the output of the second adder, the first subtractor connected to the input of the module computation being reduced with the output of the first device, and the input of the module subtracted with the output of the second calculator, the third adder connected to the first and second direct inputs with the outputs of the first and the second device for calculating the module, respectively, the first amplifier connected to the input of the output of the first subtracting device, the first comparator connected to the first input to the output of the first amplifier Itel, and the second input with the output of the third adder, the key circuit connected to the first input with the output of the first comparator, the control voltage generator connected to the output with the second inputs of the third controlled phase shifter and the key circuit at the same time, and the output of the key circuit is the first output of the direction finder, the fourth adder is introduced connected by the first direct input to the output of the second phase shifter, and the second direct input to the output of the third controlled phase shifter, the fifth adder connected by the first direct input with the output of the second phase shifter, and the second inverse input with the output of the third controlled phase shifter, the second subtractor connected to the input of the module being reduced through the third device and output of the fourth adder, and the input of the module subtracted through the fourth device to output the fifth adder, the sixth adder connected by the first and second direct inputs with the outputs of the third and fourth devices for calculating the module, respectively, the second amplifier connected to the input with the output of the second subtracting of the first device and the input of the second limiter from below at the zero level at the same time, the second comparator, connected by the first input to the output of the sixth adder, and the second input with the output of the second amplifier, the output of the second comparator are the second output of the phase direction finder.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена структурная схема фазового пеленгатора. На фиг. 2…7 показаны зависимости, рассчитанные теоретически. На фиг. 8…15, 18 представлены сигналы в различных точках схемы по результатам моделирования. На фиг. 16, 17, 19…24 представлены результаты статистической оценки эффективности предлагаемого пеленгатора.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a structural diagram of a phase direction finder. In FIG. 2 ... 7 show the dependences calculated theoretically. In FIG. 8 ... 15, 18 signals are presented at various points of the circuit according to the simulation results. In FIG. 16, 17, 19 ... 24 presents the results of a statistical evaluation of the effectiveness of the proposed direction finder.
Фазовый пеленгатор (фиг. 1) содержит первую 1 и вторую 2 антенны, разнесенные на определенное расстояние d, первый 3 и второй 4 приемные тракты, первый 5 и второй 6 фазовращатели, имеющие фиксированные и взаимно противоположные фазовые сдвиги, третий управляемый фазовращатель 7, фазовый детектор 8, первый 15 и второй 16 ограничители снизу на нулевом уровне, первый 17, второй 18, третий 24, четвертый 9, пятый 10 и шестой 14 сумматоры, первое 19, второе 20, третье 11 и четвертое 12 устройства вычисления модуля, первое 21 и второе 13 вычитающие устройства, первый 25 и второй 23 усилители, первый 26 и второй 22 компараторы, ключевую схему 27, генератор управляющего напряжения 28.The phase direction finder (Fig. 1) contains the first 1 and second 2 antennas spaced a certain distance d, the first 3 and second 4 receiving paths, the first 5 and second 6 phase shifters having fixed and mutually opposite phase shifts, the third controlled
Перед пояснением назначения элементов и принципа работы схемы обоснуем общий подход к построению пеленгатора.Before explaining the purpose of the elements and the principle of operation of the circuit, we justify the general approach to the construction of a direction finder.
При построении пеленгаторов для радиомониторинга, особенно ручных, стремятся обеспечить сочетание таких противоречивых требований, как компактность аппаратуры, оперативность обзора пространства и высокая точность определения угловых положений ИРИ.When constructing direction finders for radio monitoring, especially manual ones, they strive to provide a combination of conflicting requirements such as compact equipment, speed of space viewing and high accuracy in determining the angular positions of IRI.
Реализация этих требований возможна путем использования принципа построения комплексных моноимпульсных систем [Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.], электронного сканирования исследуемого пространства хотя бы в одной плоскости и специальных мер по уменьшению ошибок пеленгации. В качестве этих мер возможно совместное применение функциональных процедур пересечения и объединения [Гордиенко В.И., Дубровский С.Е., Рюмшин Р.И., Фенев Д.В. Универсальный многофункциональный структурный элемент систем обработки информации. / Радиоэлектроника / Изв. ВУЗов, №3, 1998, - с 13-17], позволяющих получить узкие результирующие пеленгационные характеристики (ПХ). Предлагаемая схема пеленгатора, совмещает указанные требования.The implementation of these requirements is possible by using the principle of building complex monopulse systems [Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. M .: Radio and communication, 1984. - 312 p.], Electronic scanning of the investigated space at least in one plane and special measures to reduce direction finding errors. As these measures, the joint application of functional procedures of intersection and union is possible [Gordienko V.I., Dubrovsky S.E., Ryumshin R.I., Fenev D.V. Universal multifunctional structural element of information processing systems. / Electronics / Izv. Universities, No. 3, 1998, - from 13-17], allowing to obtain narrow resulting direction-finding characteristics (HR). The proposed direction finder scheme combines these requirements.
Чтобы обойтись при пеленговании в двух плоскостях только двумя взаимосвязанными каналами, антенны 1 и 2 в диапазоне СВЧ могут являться облучателями одного зеркала, представляющего собой вырезку из параболического цилиндра. Для этого облучатели, обеспечивающие формирование двух лучей I и II, в горизонтальной плоскости наклонены друг к другу на угол 2εсм, а в вертикальной плоскости разнесены на расстояние d. Это обеспечивает пеленгование ИРИ в горизонтальной плоскости амплитудным методом при механическом перемещении антенн, а в вертикальной - фазовым методом при электронном сканировании.In order to manage only two interconnected channels during direction finding in two planes,
Для создания наклона лучей относительно друг друга в горизонтальной плоскости (фиг. 2, а) облучатели располагаются вблизи, но по разные стороны от фокальной плоскости (один слева, другой - справа).To create a tilt of the rays relative to each other in the horizontal plane (Fig. 2, a) the irradiators are located close to, but on different sides of the focal plane (one on the left, the other on the right).
В формировании лучей в вертикальной плоскости участвуют антенны, разнесенные на расстояние d, и верхняя и нижняя половины параболического цилиндра. Поскольку в этой плоскости используется фазовый метод, эти лучи можно рассматривать как один, что условно показано на фиг. 2, б.In the formation of beams in the vertical plane, antennas are spaced apart by a distance d, and the upper and lower halves of the parabolic cylinder. Since the phase method is used in this plane, these rays can be considered as one, which is conventionally shown in FIG. 2, b.
Аналогичным образом возможно формирование соответствующих диаграмм направленности в более длинноволновой части УКВ диапазона без помощи зеркала, например, с помощью антенн типа вибратор-рефлектор или рупорных антенн.Similarly, it is possible to form the corresponding radiation patterns in the longer wavelength part of the VHF range without using a mirror, for example, using antennas such as a vibrator-reflector or horn antennas.
Первый 3 и второй 4 приемные тракты осуществляют стандартные операции обработки на высокой и промежуточной частоте.The first 3 and second 4 receiving paths carry out standard processing operations at high and intermediate frequencies.
Фазовращатели 5 и 6 с фиксированными и противоположными фазовыми сдвигами ±β формируют из сигнала первой антенны два сдвинутых по фазе напряжения для угломестного канала, угловые зависимости которых пересекаются на постоянном и высоком уровне на равносигнальном направлении (РСН), обеспечивая в дальнейшем получение этого направления.
Генератор управляющего напряжения 28 и третий управляемый фазовращатель 7 обеспечивают сканирование равносигнальным направлением в угломестной плоскости в заданном секторе за счет изменения фазы опорного напряжения, формируемого из сигнала, поступающего со второй антенны.The
Фазовый детектор 8 формирует первую ПХ угломестного канала, сдвинутую на угол β относительно РСН.
Четвертый 9, пятый 10 и шестой 14 сумматоры, третье 11 и четвертое 12 устройства вычисления модуля и второе вычитающее устройство 13 формируют сигналы пересечения (с выхода вычитающего устройства 13) и объединения (с выхода сумматора 14). При этом сигнал пересечения для угломестной плоскости эквивалентен сигналу с выхода фазового детектора 8, но сдвинутому на угол - β относительно РСН, то есть это вторая ПХ угломестного канала, используемая далее для получения РСН и результирующей ПХ этого канала. Таким образом, с фазового детектора 8 и второго вычитающего устройства 13 снимается фазовая информация относительно пеленга в угломестной плоскости.The fourth 9, fifth 10 and sixth 14 adders, the third 11 and fourth 12 of the module calculating device and the second
Далее сигналы первой и второй ПХ проходят ограничители снизу на нулевом уровне 15 и 16, которые исключают отрицательные ветви сдвинутых пеленгационных характеристик угломестного канала, устраняя ложные пеленги в этом канале.Further, the signals of the first and second PX pass the lower limiters at the zero level of 15 and 16, which exclude the negative branches of the shifted direction-finding characteristics of the elevation channel, eliminating false bearings in this channel.
Первый 17, второй 18 и третий 24 сумматоры, первое 19 и второе 20 устройства вычисления модуля и первое вычитающее устройство 21 формируют из сигналов первой и второй ПХ сигналы пересечения (с выхода первого вычитающего устройства 21) и объединения (с выхода сумматора 24). Эти сигналы имеют совпадающие экстремумы на равносигнальном направлении и используются для получения узкой области отсчета пеленга или результирующей пеленгационной характеристики угломестного канала, которая формируется на выходе первого компаратора 26 после сравнения усиленного в первом усилителе 25 сигнала пересечения и сигнала объединения с выхода третьего сумматора 24.The first 17, second 18 and third 24 adders, the first 19 and second 20 of the module calculating device and the first
Далее ключевая схема 27 обеспечивает прохождение на первый выход предлагаемого пеленгатора напряжения результирующей ПХ с выхода компаратора 26 в момент действия разрешающего напряжения с генератора управляющего напряжения 28, определяющего положение угломестного пеленга.Further, the
Использование амплитудной информации о пеленге ИРИ в азимутальной плоскости реализуется при медленном (по равнению с электронным в угломестной плоскости и одновременно с ним) механическом (например, ручном) сканировании антенной системой в этой плоскости. Это обеспечивается за счет введенных в известный пеленгатор элементов и связей. Разница в скорости сканирования позволяет рассматривать процессы в угломестном и азимутальном каналах независимо друг от друга. Кроме того, угломестный поиск может быть включен после осуществления азимутального.The use of amplitude information about the IRI bearing in the azimuthal plane is realized when the mechanical (for example, manual) scanning by the antenna system in this plane is slow (in comparison with the electronic in the elevation plane and simultaneously with it). This is ensured by the elements and connections introduced into the known direction finder. The difference in scanning speed allows us to consider processes in the elevation and azimuth channels independently of each other. In addition, elevation search can be enabled after azimuthal.
Сигнал пересечения с выхода второго вычитающего устройства 13 помимо фазовой содержит амплитудную информацию о положении ИРИ в азимутальной плоскости. Эта информация заключена в огибающих I и II (фиг. 2, а), сдвинутых по углу в азимутальной плоскости и пересекающихся на равносигнальном направлении диаграммах направленности антенн 1 и 2, модулирующих принимаемые сигналы. То же касается и сигнала объединения, получаемого с выхода шестого сумматора 14. Объясняется это тем, что сигналы пересечения и объединения формируются блоками 9, 10, 11, 12, 13 и 14 из сигналов приемных каналов, содержащих эту модуляцию. Сигналы пересечения и объединения строятся на основе выделения и специфического преобразования модуляции огибающими. Так же, как и в угломестном канале, экстремумы сигналов пересечения и объединения находятся на равносигнальном по азимуту направлении и жестко связаны между собой. Они используются для получения узкой области отсчета пеленга или результирующей пеленгационной характеристики азимутального канала, которая формируется на выходе второго компаратора 22 после сравнения усиленного во втором усилителе 23 сигнала пересечения и сигнала объединения с выхода шестого сумматора 14. Так достигается технический результат изобретения.The intersection signal from the output of the
На качественном уровне принцип формирования пеленгационных характеристик в азимутальном и угломестном каналах показан на фиг. 3, 4, 5. Здесь на фиг. 3 представлены характерные сигналы угломестного канала: сигнал пересечения ∩ на выходе первого вычитающего устройства 21; сигнал пересечения на выходе первого усилителя 25, представляющий собой произведение коэффициента усиления С1≥1 и пересечения С1⋅∩; сигнал объединения ∪ на выходе третьего сумматора 24; пеленгационная характеристика угломестного канала на выходе первого компаратора 26 как результат выполнения неравенства С1⋅∩≥∪.At a qualitative level, the principle of the formation of direction-finding characteristics in the azimuthal and elevation channels is shown in FIG. 3, 4, 5. Here in FIG. 3 shows the characteristic signals of the elevation channel: the intersection signal ∩ at the output of the
На фиг. 4 представлены характерные сигналы азимутального канала: сигнал пересечения ∩ на выходе второго вычитающего устройства 13; сигнал пересечения на выходе второго усилителя 23, как результат произведения коэффициента усиления С2≥1 и пересечения С2⋅∩; сигнал объединения ∪ на выходе шестого сумматора 14; пеленгационная характеристика азимутального канала на выходе второго компаратора 22 как результат выполнения неравенства С2⋅∩≥∪.In FIG. 4 shows the characteristic signals of the azimuth channel: the intersection signal ∩ at the output of the
Наконец, на фиг. 5 изображена результирующая пеленгационная характеристика предлагаемого пеленгатора в трехмерном представлении, если, например, выходы каналов подключить к соответствующему индикатору.Finally, in FIG. 5 shows the resulting direction-finding characteristic of the proposed direction finder in three-dimensional representation, if, for example, the outputs of the channels are connected to the corresponding indicator.
Поясним принцип действия заявляемого устройства, используя аналитические соотношения, описывающие физические процессы в элементах схемы, и результаты имитационного моделирования.Let us explain the principle of operation of the inventive device using analytical relationships that describe the physical processes in the elements of the circuit, and the results of simulation.
Пусть ИРИ находится под углом ε относительно нормали к плоскости раскрыва антенны в азимутальной (горизонтальной) плоскости и под углом в θ угломестной (вертикальной) плоскости. Антенная система формирует в горизонтальной плоскости две диаграммы направленности (ДНА) за счет смещения облучателей из фокуса F1(ε) и F2(ε) фиг. 6. Тип антенны, используемый в качестве примера в предлагаемом пеленгаторе, позволяет с достаточной для проведения оценок точностью принять в горизонтальной плоскости широко распространенную колокольную аппроксимацию ДНА в виде:Let the IRI be at an angle ε relative to the normal to the aperture plane of the antenna in the azimuthal (horizontal) plane and at an angle in θ of the elevation (vertical) plane. The antenna system forms in the horizontal plane two radiation patterns (BPS) due to the displacement of the irradiators from the focus F 1 (ε) and F 2 (ε) of FIG. 6. The type of antenna used as an example in the proposed direction finder allows, with sufficient accuracy for assessments, to accept in the horizontal plane the widespread bell approximation of the DND in the form of:
где ε0,5р - ширина ДНА по половинной мощности, a ε - текущий угол.where ε 0,5р is the bottom width at half power, and ε is the current angle.
Диаграммы пересекаются на равносигнальном направлении. Угол смещения каждой из диаграмм относительно РСН определяется соотношениемCharts intersect in the same direction. The offset angle of each of the diagrams relative to the RSN is determined by the ratio
где Ксм - коэффициент смещения, значения которого выбирается из условия пересечения диаграмм на заданном уровне.where K cm is the displacement coefficient, the values of which are selected from the condition of the intersection of the diagrams at a given level.
В теории и практике пеленгации уровень пересечения принимается, как правило, не более 0,5 для обеспечения наибольшей крутизны ПХ. Однако это приводит к существенным энергетическим потерям.In the theory and practice of direction finding, the level of intersection is taken, as a rule, no more than 0.5 to ensure the greatest steepness of the HR. However, this leads to significant energy losses.
Применение процедур пересечения и объединения для формирования ПХ, как будет показано далее, позволяет выбрать уровень пересечения диаграмм 0,7-0,9 от максимума. Тогда для колокольной аппроксимации ДНА этому будет соответствовать Ксм=0,19-0,28.The use of intersection and union procedures for the formation of HRP, as will be shown below, allows you to choose the level of intersection of the diagrams 0.7-0.9 from the maximum. Then for the bell approximation of the DND, this will correspond to K cm = 0.19-0.28.
Следует заметить так же, что в горизонтальной плоскости необходимо иметь более узкую ДНА, поскольку извлекается амплитудная информация о положении ИРИ.It should also be noted that in the horizontal plane it is necessary to have a narrower DND, since the amplitude information about the position of the IRI is extracted.
В вертикальной плоскости информация о пеленге извлекается из фазовых различий сигналов, принимаемых каждым каналом. Поэтому амплитудная диаграмма не должна существенно влиять на процесс обработки, вследствие чего она должна быть достаточно широкой в секторе сканирования. Это требование обеспечивается отсутствием фокусировки поля в раскрыве в вертикальной плоскости и формированием поля каждой из антенн системой из двух элементов, один из которых активный, другой пассивный. Поэтому представляется вполне приемлемым для вертикальной плоскости принять аппроксимацию каждой из антенн в виде активного слабонаправленного элемента, например симметричного вибратора длиной , а рефлектором будет являться соответствующая область зеркала с расстоянием до вибратора ~λ/4. Здесь λ - длина волны. Диаграмма направленности такой системы приближенно может быть представлена следующей зависимостью:In the vertical plane, bearing information is extracted from the phase differences of the signals received by each channel. Therefore, the amplitude diagram should not significantly affect the processing process, as a result of which it should be wide enough in the scanning sector. This requirement is ensured by the lack of focusing of the field in the aperture in the vertical plane and the formation of the field of each of the antennas by a system of two elements, one of which is active, the other is passive. Therefore, it seems quite acceptable for the vertical plane to take an approximation of each of the antennas in the form of an active weakly directed element, for example, a symmetric vibrator of length , and the reflector will be the corresponding region of the mirror with a distance to the vibrator ~ λ / 4. Here λ is the wavelength. The radiation pattern of such a system can be approximately represented by the following relationship:
где α - текущее значение угла в вертикальной плоскости; А, В, С - некоторые постоянные, определяемые принятыми при моделировании параметрами системы вибратор-рефлектор. Примерный вид ДНА в вертикальной плоскости, соответствующий (3), представлен на фиг. 7. Диаграммы направленности каналов I и II в вертикальной плоскости совпадают, то есть F1(α)=F2(α)=F(α).where α is the current value of the angle in the vertical plane; A, B, C - some constants determined by the parameters of the vibrator-reflector system adopted during modeling. An exemplary view of the bottom in the vertical plane corresponding to (3) is shown in FIG. 7. The radiation patterns of channels I and II in the vertical plane coincide, that is, F 1 (α) = F 2 (α) = F (α).
Поскольку анализ сигналов в азимутальной и угломестной плоскости производится независимо, пространственная диаграмма канала может быть представлена в виде F(ε,α)=F(ε)⋅F(α).Since the analysis of signals in the azimuthal and elevation plane is carried out independently, the spatial diagram of the channel can be represented as F (ε, α) = F (ε) ⋅F (α).
Принимаемые антенной от ИРИ сигналы на выходе облучателей 1 и 2 можно представить в видеThe signals received by the antenna from the IRI at the output of
где ω0 - угловая частота, ϕ1, ϕ2 - начальные фазы сигналов на выходах облучателей; Um - амплитуда сигналов; σ1(t), σ2(t) - собственные шумы каналов, пересчитанные к входам, полагаем некоррелированными и примерно одинаковыми σ1(t)~σ2(t)~σ(t).where ω 0 is the angular frequency, ϕ 1 , ϕ 2 are the initial phases of the signals at the outputs of the irradiators; U m is the amplitude of the signals; σ 1 (t), σ 2 (t) are the intrinsic noise of the channels, counted to the inputs, we assume uncorrelated and approximately the same σ 1 (t) ~ σ 2 (t) ~ σ (t).
Поскольку сигналы приходят от одного источника, их начальные фазы в угломестной плоскости отличаются сдвигом Δϕ, обусловленным разностью хода волн, то естьSince the signals come from a single source, their initial phases in the elevation plane differ by a shift Δϕ due to the difference in the wave path, i.e.
Здесь d - разнос облучателей в угломестной плоскости; θ - угол между направлением на ИРИ в вертикальной плоскости и нормалью к плоскости раскрыва.Here d is the spacing of the irradiators in the elevation plane; θ is the angle between the direction to the IRI in the vertical plane and the normal to the aperture plane.
Далее сигналы (4) и (5) подвергаются частотному преобразованию и усилению на промежуточной частоте в приемных трактах 3 и 4 и поступают на неуправляемые фазовращатели 5 и 6 с приемного тракта 3 и на управляемый фазовращатель 7 с приемного тракта 4.Next, the signals (4) and (5) are subjected to frequency conversion and amplification at an intermediate frequency in the receiving
На выходе фазовращателей соответственно будем иметь:At the output of the phase shifters, we will accordingly have:
Здесь ωпр - угловая промежуточная частота; K1, K2 - коэффициенты усиления приемных трактов; ±β - фиксированные фазовые сдвиги в фазовращателях 5 и 6; α(t) - относительно медленно изменяющаяся составляющая фазы опорного напряжения, обеспечивающая однократное или периодическое сканирование равносигнального направления в угломестной плоскости в пределах определенного сектора.Here ω CR - the angular intermediate frequency; K 1 , K 2 - gain of the receiving paths; ± β — fixed phase shifts in
В общем случае α(t)=Ru(t), где R - коэффициент пропорциональности, a u(t) - закон изменения напряжения, например, пилообразный, генератора управляющего напряжения 28.In the general case, α (t) = Ru (t), where R is the proportionality coefficient, and u (t) is the law of variation of the voltage, for example, sawtooth, of the
Имитационное моделирование, использованное для проверки работоспособности предлагаемого пеленгатора, проведено для частоты сигнала ИРИ ƒ=2,4⋅106 Гц. В качестве сигнала принят гармонический немодулированный, в качестве аддитивного шума - случайный процесс с нормальным распределением мгновенных значений нулевым средним и заданной дисперсией. Частота дискретизации выбрана из условия минимизации погрешности представления сигнала и составила .Simulation used to verify the operability of the proposed direction finder, conducted for the frequency of the IRI signal ƒ = 2.4⋅10 6 Hz. A harmonic unmodulated signal was adopted as a signal, and a random process with a normal distribution of instantaneous values of zero mean and a given dispersion was adopted as additive noise. The sampling frequency is selected from the condition of minimizing the error in the representation of the signal and amounted to .
Вид сигналов на выходе фазовращателей представлен на фиг. 8 в координатах амплитуда-время. Здесь u5, u6, u7 - сигналы на выходе 5, 6, 7 фазовращателей соответственно для фиксированных значений углов и фазовых сдвигов. В обозначениях эпюр напряжений на выходах блоков, показанных на фиг. 8-14, нижний индекс соответствует номеру блока структурной схемы пеленгатора.The type of signals at the output of the phase shifters is shown in FIG. 8 in amplitude-time coordinates. Here u 5 , u 6 , u 7 are the signals at the output of 5, 6, 7 phase shifters, respectively, for fixed angles and phase shifts. In the notation of the voltage diagrams at the outputs of the blocks shown in FIG. 8-14, the subscript corresponds to the block number of the direction finder structural diagram.
Далее сигнал (7) поступает на один вход фазового детектора 8. На другой его вход в качестве опорного подается сигнал (9) с выхода управляемого фазовращателя 7.Next, the signal (7) is supplied to one input of the
Сигнал (8) одновременно подается на первые прямые входы четвертого 9 и пятого 10 сумматоров. Сигнал (9), кроме второго входа фазового детектора 8, одновременно поступает на второй прямой вход четвертого сумматора 9 и на второй инверсный вход пятого сумматора 10.The signal (8) is simultaneously fed to the first direct inputs of the fourth 9 and fifth 10 adders. The signal (9), in addition to the second input of the
Для упрощения анализа положим Um>>σ(t), Um=1, K1=K2=K=1. Можно показать, что на выходах сумматоров 9 и 10 будем соответственно иметь сигналы в видеTo simplify the analysis, we set U m >> σ (t), U m = 1, K 1 = K 2 = K = 1. It can be shown that at the outputs of
где Where
Далее сигналы (10) и (11) подвергаются взятию модуля в третьем 11 и четвертом 12 устройствах вычисления модуля соответственно.Further, the signals (10) and (11) are subjected to the capture of the module in the third 11 and fourth 12 device calculation module, respectively.
С выхода вычислителя модуля 11 сигнал подается одновременно на вход уменьшаемого второго вычитающего устройства 13 и на первый прямой вход шестого сумматора 14. Сигнал с выхода вычислителя модуля 12 одновременно поступает на вход вычитаемого второго вычитающего устройства 13 и на второй прямой вход шестого сумматора 14.From the output of the
Блоки 9, 10, 11, 12, 13 представляют собой функциональный узел, реализующий операцию пересечения над входными сигналами u6(t) и u7(t), а блоки 9, 10, 11, 12, 14 - узел, реализующий операцию объединения. Поэтому на выходе блоков 13 и 14 соответственно будем иметь
После фильтров нижних частот, исключающих высокочастотную составляющую, сигналы пересечения и объединения с точностью до постоянного множителя приобретают видAfter the low-pass filters, excluding the high-frequency component, the intersection and combining signals, up to a constant factor, take the form
Можно показать, исходя из принципа работы балансного фазового детектора при соизмеримых амплитудах входных сигналов, что выходной сигнал фазового детектора 8 после исключения высокочастотной составляющей имеет вид:It can be shown, based on the principle of operation of a balanced phase detector with comparable amplitudes of the input signals, that the output signal of the
Выражения (15), (16) и (17) описывают физические сигналы на выходе соответствующих блоков и содержат в себе всю амплитудную и фазовую информацию, достаточную для формирования ПХ, обнаружения и определения пеленгов в азимутальной и угломестной плоскости в результате последующей обработки.Expressions (15), (16) and (17) describe the physical signals at the output of the corresponding blocks and contain all the amplitude and phase information sufficient for the formation of the HRP, detection and determination of bearings in the azimuth and elevation plane as a result of subsequent processing.
Сигналы пересечения (15) и первого объединения (16) используются в азимутальном канале путем анализа только амплитудных параметров.The signals of intersection (15) and the first association (16) are used in the azimuth channel by analyzing only the amplitude parameters.
Наоборот, в угломестном канале подвергаются оценке только фазовые параметры сигналов (15) и (17).On the contrary, in the elevation channel only phase parameters of signals (15) and (17) are evaluated.
Вместе с тем из анализа полученных выражений следует, что в каждом случае имеет место взаимовлияние параметров, сказывающееся на показателях качества обнаружения и измерения. Однако, исходя из принципа работы пеленгатора, формирование ПХ в данной плоскости может быть проведено независимо при условии нахождения ИРИ на РСН в ортогональной плоскости, что упрощает анализ, существенно не сказываясь на результатах. Это же подтверждают и результаты моделирования.At the same time, from the analysis of the obtained expressions it follows that in each case there is a mutual influence of the parameters, which affects the quality indicators of detection and measurement. However, based on the operating principle of the direction finder, the formation of the HRP in this plane can be carried out independently provided that the IRI is located on the RSN in the orthogonal plane, which simplifies the analysis without significantly affecting the results. The same is confirmed by the simulation results.
С учетом этого обстоятельства рассмотрим процесс определения пеленга в азимутальной плоскости с привлечением результатов моделирования работы схемы пеленгатора.With this in mind, we consider the process of determining the bearing in the azimuthal plane using the results of modeling the operation of the direction finder circuit.
Упростим вначале выражения (15) и (16), приняв , так как антенна в вертикальной плоскости слабонаправленная. Кроме того, поскольку ДНА в горизонтальной плоскости одинаковы, но смещены на угол εсм относительно РСН, представим их в виде F1(ε)=F(εсм+ε), F2(ε)=F(εсм-ε).We simplify first the expressions (15) and (16) by accepting , since the antenna in the vertical plane is slightly directional. Furthermore, since the same beam in the horizontal plane, but offset by an angle ε with respect cm PCH, present them in the form of F 1 (ε) = F (ε + ε cm), F 2 (ε) = F (see ε -ε) .
Примем так же, что оценка пеленга по азимуту происходит в момент выполнения равенства α(t)=-(Δϕ+β). Это условие реализуется автоматически при перестройке фазовращателя 7.We also assume that bearing estimation in azimuth occurs at the moment α (t) = - (Δϕ + β). This condition is realized automatically during the restructuring of the
С учетом этих допущений выражения (15) и (16) преобразуются к видуGiven these assumptions, expressions (15) and (16) are transformed to
Сигналы на выходах блоков азимутального канала представлены на фиг. 9, 10 в координатах амплитуда (относительные единицы) - азимутальный угол (градусы). Здесь на фиг. 9 показаны: U11 - модуль огибающей суммарного сигнала на выходе блока 11; U12 - модуль огибающей разностного сигнала на выходе блока 12. На фиг. 10 показаны: U13 - огибающая сигнала пересечения на выходе второго вычитающего устройства 13; U14 - огибающая сигнала объединения на выходе шестого сумматора 14. Значение РСН по азимуту принято равным ε=0°.The signals at the outputs of the azimuth channel blocks are shown in FIG. 9, 10 in coordinates the amplitude (relative units) is the azimuthal angle (degrees). Here in FIG. 9 shows: U 11 — envelope module of the total signal at the output of
Для дальнейшего анализа разложим функцию F(εсм±ε) в ряд Тейлора в окрестности РСН и отбросим члены, порядок малости которых два и более, в результате получимFor further analysis, we expand the function F (ε cm ± ε) in a Taylor series in the vicinity of the RSN and discard terms whose order of smallness is two or more; as a result, we obtain
где F'(εсм) - первая производная нормированной ДНА в точке РСН. Здесь интервал анализа выбран в пределах в окрестности РСН, так как именно в этой узкой области значений ε формируется ПХ и справедливо принятое разложение.where F '(ε cm ) is the first derivative of the normalized DND at the PCN point. Here, the analysis interval is selected within in the vicinity of RSN, since it is in this narrow range of ε that the HRP and the correctly accepted decomposition are formed.
После прохождения сигнала U13(ε) через второй усилитель 23 с пороговым коэффициентом усиления С2≥1 получим U23(ε)=2⋅С2⋅U13(ε).After the signal U 13 (ε) passes through the
Наконец, в компараторе 22 производится сравнение сигналов (20) и (21) (пересечения и объединения) с фиксацией момента их равенства U23(ε)≥U14(ε).Finally, in
Выходной сигнал компаратора 22 и будет представлять собой результирующую ПХ пеленгатора в азимутальной плоскости.The output signal of the
Можно показать, что ширина ПХ определяется соотношениемIt can be shown that the width of the HRP is determined by the relation
Как следует из полученного выражения (22), ширина ПХ зависит от формы диаграммы направленности и значения порогового коэффициент С2. Причем, зависимость от последнего значительно сильнее.As follows from the obtained expression (22), the width of the HRP depends on the shape of the radiation pattern and the value of the threshold coefficient C 2 . Moreover, the dependence on the latter is much stronger.
Выбор рабочего значения порогового коэффициента С2 определяется уровнем собственных шумов, требуемыми показателями качества обнаружения и измерения пеленг будет рассмотрен далее.The choice of the operating value of the threshold coefficient C 2 is determined by the level of intrinsic noise, the required indicators of the quality of detection and measurement of bearings will be discussed later.
При С2>1 экстремумы сигналов пересечения U13(ε) и объединения U14(ε) перекрываются. Степень перекрытия определяется значением порогового коэффициента, а результирующая ПХ U22(ε) на выходе компаратора 22 (втором выходе фазового пеленгатора) имеет прямоугольную форму с треугольной вершиной (фиг. 11). Здесь на фиг. 11 представлены полученные в результате моделирования в координатах: относительная амплитуда - азимутальный угол ε (град) сигналы: U10 - огибающая на выходе пятого сумматора 10; U13 - на выходе второго вычитающего устройства 13; U14 - на выходе шестого сумматора 14; U23 - на выходе второго усилителя 23; U22 - на выходе второго компаратора 22. Заметим, что огибающая разностного сигнала U10 может использоваться для определения направления движения антенны пеленгатора по азимуту на РСН.When
Можно показать, что оценка точности измерения пеленга в азимутальной плоскости в общем случае может быть проведена путем определения среднеквадратической погрешности в соответствии с соотношениемIt can be shown that the estimation of the accuracy of bearing measurement in the azimuthal plane in the general case can be carried out by determining the standard error in accordance with the ratio
где Кф - коэффициент, определяемый формой ПХ, Кф=0,5…1,2 - для большинства практических случаев; q - отношение сигнал/шум по мощности.where K f - coefficient determined by the form of HRP, K f = 0.5 ... 1.2 - for most practical cases; q is the signal-to-noise ratio in power.
Среднее значение ширины ПХ в азимутальной плоскости для принятой аппроксимации ДНА определяется соотношением:The average value of the width of the HRP in the azimuthal plane for the adopted approximation of the DND is determined by the ratio:
На основании анализа (23) и (24) можно сделать вывод о том, что получение ПХ азимутального канала на основе процедур пересечения и объединения повышает точность пеленгации. Оценка зависимости среднеквадратической ошибки пеленгации будет дана далее.Based on the analysis of (23) and (24), it can be concluded that obtaining the azimuth channel HRP based on the intersection and union procedures increases the direction finding accuracy. The dependence of the root mean square error of direction finding will be given below.
Для формирования области отсчета пеленга в угломестной плоскости используется фазовая информация, заключающаяся в сигналах (15) и (17).To form the bearing reference area in the elevation plane, phase information is used, consisting of signals (15) and (17).
Преобразуем эти выражения, приняв в качестве условия, что формирование ПХ по углу места производится в момент, когда антенная система находится на равносигнальном направлении по азимуту. Физически это реализуется, например, путем предварительной установки с помощью разностного сигнала в азимутальном канале.We transform these expressions, taking as a condition that the formation of the PX by elevation is at the moment when the antenna system is in the same direction in azimuth. Physically, this is realized, for example, by pre-setting using a difference signal in the azimuth channel.
С учетом этого условия можно полагать, что F1(ε)=F2(ε)=F(ε). Кроме того, остается в силе условие F(α)≈const в пределах сектора сканирования по углу места. Тогда выражения (15) и (17 преобразуются к видуGiven this condition, we can assume that F 1 (ε) = F 2 (ε) = F (ε). In addition, the condition F (α) ≈const remains valid within the scanning sector by elevation. Then expressions (15) and (17 are converted to the form
Напомним, что угловое смещение θ (пеленг) по углу места заключено в разности фаз Δϕ (6) между сигналами, поступающими на входы антенн, α(t) - переменная составляющая фазы за счет опорного напряжения, ±β - фиксированные сдвиги фаз в фазовращателях 5 и 6.Recall that the angular displacement θ (bearing) in elevation is contained in the phase difference Δϕ (6) between the signals supplied to the antenna inputs, α (t) is the variable phase component due to the reference voltage, ± β are the fixed phase shifts in the
Сигналы (26) и (25) с выхода фазового детектора 8 и второго вычитающего устройства 13 поступают на вход первого 15 и второго 16 ограничителей снизу на нулевом уровне соответственно. Вид этих сигналов U8 и U13 по результатам моделирования представлен на фиг. 12 в координатах, относительная амплитуда - угломестный угол α в градусах. Приведенные зависимости по сути представляют собой пеленгационные характеристики подканалов в угломестной плоскости, сдвинутые относительно друг друга на 2β. Ограничители исключают отрицательные ветви зависимостей U8 и U13, представленных на фиг. 12, обеспечивая однозначность оценки пеленга.Signals (26) and (25) from the output of the
Для формирования результирующей ПХ в угломестной плоскости сигналы с выходов ограничителей подвергаются процедурам пересечения и объединения.To form the resulting PX in the elevation plane, the signals from the outputs of the limiters undergo crossing and combining procedures.
Для этого с выхода ограничителя 15 сигнал U15(α) одновременно подается на первые прямые входы первого 17 и второго 18 сумматоров, а сигнал U16(α) с выхода ограничителя 16 - на второй прямой и второй инверсный входы первого и второго сумматоров соответственно. В результате на выходе блока 17 и блока 18 будут соответственно суммарное и разностное напряжения: U17(α)=U15(α)+U16(α) и U18(α)=U15(α)-U16(α).To this end, from the output of the
Эти напряжения подвергаются операции взятия модуля в первом 19 и втором 20 устройствах вычисления модуля: .These voltages are subjected to the operation of taking the module in the first 19 and second 20 device calculation module: .
Напряжения на выходах этих блоков показаны на фиг. 13 в координатах, относительная амплитуда - угломестный угол α в градусах. Эти напряжения получены в результате имитационного моделирования с учетом действия шума, ИРИ расположен под углом θ=10 градусов в угломестной плоскости.The voltages at the outputs of these blocks are shown in FIG. 13 in coordinates, the relative amplitude is the elevation angle α in degrees. These stresses were obtained as a result of simulation taking into account the effect of noise, the IRI is located at an angle θ = 10 degrees in the elevation plane.
Затем модуль суммы одновременно подается на вход уменьшаемого первого вычитающего устройства 21 и первый прямой вход третьего сумматора 24. Модуль разности одновременно подается на вход вычитаемого первого вычитающего устройства 21 и второй прямой вход третьего сумматора 24. На выходе первого вычитающего устройства будет иметь место напряжение, соответствующее пересечению входных сигналов U8(α) и U13(α)Then, the sum module is simultaneously fed to the input of the reduced
На выходе третьего сумматора - напряжение, соответствующее объединению этих сигналов:The output of the third adder is the voltage corresponding to the combination of these signals:
Сигналы пересечения и объединения жестко связаны между собой общей точкой, в которой на РСН пересекаются U8(α) и U13(α). Положение этой точки по амплитуде обеспечивается на высоком энергетическом уровне, который определяется выбором значений β в фазовращателях 5 и 6 и сильно не зависит от углового смещения объекта пеленгации при слабонаправленной антенне в вертикальной плоскости. Положение РСН по углу определяется пеленгом на ИРИ.Signals of intersection and association are rigidly interconnected by a common point at which U 8 (α) and U 13 (α) intersect on the RSN. The position of this point in amplitude is ensured at a high energy level, which is determined by the choice of β values in
Далее сигнал пересечения U21(α) усиливается в первом усилителе 25 с пороговым коэффициентом С1≥1 и подается на первый вход первого компаратора 26, где сравнивается с сигналом объединения U24(α), подаваемым на второй вход компаратора. В результате при выполнении неравенства С1⋅U21≥U24 формируется узкая область отсчета пеленга, симметричная относительно РСН, которая представляет собой результирующую ПХ в угломестной плоскости.Next, the intersection signal U 21 (α) is amplified in the
Сигнал пересечения на выходе усилителя U25 объединения U24 и результирующая ПХ в угломестной плоскости на выходе компаратора U26 приведены на фиг. 14 в координатах, относительная амплитуда - угломестный угол α в градусах.The intersection signal at the output of the amplifier U 25 combining U 24 and the resulting PX in the elevation plane at the output of the comparator U 26 are shown in FIG. 14 in coordinates, the relative amplitude is the elevation angle α in degrees.
Положение РСН в каждый данный момент времени определяется значением напряжения генератора управляющего напряжения 28 u28(t), подаваемого на второй вход управляемого фазовращателя 7 и перестраивающего фазу.The position of the RSN at each given point in time is determined by the voltage of the control voltage generator 28 u 28 (t) supplied to the second input of the controlled
Одновременно напряжение генератора 28 подается на второй вход ключевой схемы 27, на первый вход которой поступает разрешающий сигнал пеленгационной характеристики с компаратора 26. В результате с выхода ключевой схемы на первый выход пеленгатора проходит сигнал, соответствующий угломестному пеленгу в момент формирования ПХ.At the same time, the voltage of the
Угловое положение ИРИ может быть найдено в момент отсчета из соотношения The angular position of the IRI can be found at the time of reference from the relation
На основе анализа поведения напряжений U24, U25 и U26 в области РСН можно показать, что ширина пеленгационной характеристики в угломестной плоскости будет определяться соотношениемBased on the analysis of the behavior of the stresses U 24 , U 25, and U 26 in the area of RSN, it can be shown that the width of the direction-finding characteristic in the elevation plane will be determined by the relation
а диапазон допустимых значений β лежит в пределах 10°≤β≤45°.and the range of acceptable values of β lies within 10 ° ≤β≤45 °.
Сектор сканирования в угломестной плоскости ΔФ определяется из условия однозначности отсчета пеленга, поскольку напряжения U8(α) и U13(α) имеют периодический характер, а также из условия допустимого снижения амплитуды сигнала за счет направленных свойств антенны в угломестной плоскости. Условие однозначности при этом является решающим. Моделирование и анализ показывают, что величина сектора сканирования ΔФ для d/λ=0,8 лежит в пределах -36°≤ΔФ≤36° фиг. 15. Здесь в полярной системе координат представлены: нормированная ДНА в угломестной плоскости для принятой аппроксимации F(α), действительный пеленг при положении ИРИ θ=36° (фактически это результирующая ПХ в угломестной плоскости при С1=1,1) и ложный пеленг.The scanning sector in the elevation plane ΔФ is determined from the condition of unambiguity of the bearing reading, since the voltages U 8 (α) and U 13 (α) are periodic in nature, as well as from the condition of an acceptable decrease in signal amplitude due to the directional properties of the antenna in the elevation plane. The condition of uniqueness is crucial in this case. Modeling and analysis show that the value of the scanning sector ΔФ for d / λ = 0.8 lies within -36 ° ≤ΔF≤36 ° of FIG. 15. Here in the polar coordinate system are presented: the normalized DND in the elevation plane for the adopted approximation F (α), the actual bearing at the IRI position θ = 36 ° (in fact, this is the resulting HRP in the elevation plane at C 1 = 1.1) and the false bearing .
Кроме того, значение сектора сканирования ΔФ зависит от относительного разноса антенн d/λ. Эта зависимость представлена на фиг. 16. Анализ показывает, что в пределах 1≤d/λ≤0,6 она обратно пропорциональна и линейна.In addition, the value of the scanning sector ΔΦ depends on the relative antenna spacing d / λ. This relationship is shown in FIG. 16. The analysis shows that within 1≤d / λ≤0.6 it is inversely proportional and linear.
Для d/λ≤0,5 ложного пеленга в передней полусфере не возникает, однако, при ΔФ>60° искажается форма сигнала пересечения и ПХ расширяется. Поэтому для d/λ≤0,5 фактором, ограничивающим сектор сканирования, является допустимое расширение пеленгационной характеристики.For d / λ≤0.5, a false bearing does not occur in the front hemisphere, however, at ΔФ> 60 °, the shape of the intersection signal is distorted and the PX expands. Therefore, for d / λ≤0.5, the factor limiting the scanning sector is the allowable extension of the direction-finding characteristic.
Необходимо заметить, что фиг. 15. иллюстрирует также влияние направленных свойств антенны на величину сектора сканирования по углу места, проявляющегося в уменьшении амплитуды принимаемого сигнала. В данном случае это влияние несущественно, так как на краю сектора F(α)=0,9Fmax.It should be noted that FIG. 15. Also illustrates the effect of the directional properties of the antenna on the magnitude of the scanning sector by elevation, which manifests itself in a decrease in the amplitude of the received signal. In this case, this influence is insignificant, since at the edge of the sector F (α) = 0.9F max .
Для реализации сканирования по углу места закон изменения управляющего напряжения генератора 28 может быть выбран соответствующим закону изменения разности хода волн на выходах облучателей, то есть , где R,R1 - коэффициенты пропорциональности. Значение R определяется типом управляемого фазовращателя. Коэффициент R1 может быть определен как скорость сканирования, то есть , где ΔT - период сканирования.To implement scanning along the elevation angle, the law of change in the control voltage of the
Выбор периода сканирования ΔT связан с характером решаемой задачи радиомониторинга, типом фазовращателя, видом сигнала и др.The choice of the scanning period ΔT is related to the nature of the radio monitoring problem to be solved, the type of phase shifter, the type of signal, etc.
Результаты моделирования, таким образом, подтверждают работоспособность предлагаемого фазового пеленгатора.The simulation results, thus, confirm the operability of the proposed phase direction finder.
Для оценки эффективности предложенной схемы определены статистические показатели качества азимутального и угломестного каналов. За показатели качества приняты: вероятность правильного обнаружения пеленга , вероятность ложной тревоги , среднее значение ширины пеленга , среднеквадратическая ошибка (СКО) измерения пеленга σε(σα), определяемые путем имитационного моделирования.To assess the effectiveness of the proposed scheme, statistical quality indicators of the azimuthal and elevation channels are determined. For quality indicators taken: the probability of correct detection of the bearing probability of false alarm , average bearing width , standard error (RMS) of bearing measurement, ε ε (σ α ), determined by simulation.
При этом под понимается вероятность принятия решения об обнаружении пеленга на фиксированном направлении и при заданном значении порогового коэффициента С1 и С2 в зависимости от отношения сигнал/шум на входе приемных каналов. Оценка указанной вероятности находилась как отношение числа положительных исходов n, определяемого счетчиком на выходе компараторов каждого канала, к общему числу опытов N. Среднее значение ширины пеленга определялось путем усреднения результатов М измерений при фиксированном значении и значении порогового коэффициента. Оценка среднеквадратической погрешности проводилась аналогично при фиксированном значении порогового коэффициента в зависимости от отношения сигнал/шум на входе.Moreover, under the probability of making a decision to detect a bearing in a fixed direction and for a given value of the threshold coefficient C 1 and C 2 depending on the signal-to-noise ratio at the input of the receiving channels is understood. An estimate of this probability was found as the ratio of the number of positive outcomes n, determined by the counter at the output of the comparators of each channel, to the total number of experiments N. The average value of the bearing width was determined by averaging the results of M measurements at a fixed value and the value of the threshold coefficient. The root-mean-square error was estimated in a similar way with a fixed value of the threshold coefficient depending on the signal-to-noise ratio at the input.
Результаты оценки для азимутального канала приведены на фиг. 17…20. На фиг. 17 представлены зависимости вероятности правильного обнаружения пеленга от отношения сигнал/шум на входе в виде при фиксированных значениях порогового коэффициента С2. Здесь Uc - амплитуда сигнала, σш - среднеквадратическое значение напряжения шума. Цифры, обозначающие кривые, являются значениями порогового коэффициента, для которого эти зависимости получены. Чем ниже отношение сигнал/шум, тем больше значение порогового коэффициента усиления требуется для реализации решающего правила обнаружения пеленга. Обращает на себя внимание высокая крутизна всех без исключения кривых, что свидетельствует о лавинообразном характере выполнения решающего правила обнаружения азимутального пеленга и подтверждает исключение ложного срабатывания в условиях действия только шума и вне пеленгационной характеристики.The evaluation results for the azimuth channel are shown in FIG. 17 ... 20. In FIG. 17 shows the dependences of the probability of correct detection of the bearing on the signal-to-noise ratio at the input in the form for fixed values of threshold factor C 2. Here, U c is the signal amplitude, σ w is the rms value of the noise voltage. The numbers denoting the curves are the values of the threshold coefficient for which these dependencies are obtained. The lower the signal-to-noise ratio, the higher the threshold gain value is required to implement the decisive bearing detection rule. The steepness of all the curves, without exception, is noteworthy, which indicates the avalanche-like nature of the fulfillment of the decisive rule for the detection of the azimuth bearing and confirms the elimination of false triggering under conditions of only noise and outside the direction-finding characteristic.
Относительно следует заметить, что особенностью и достоинством предлагаемой схемы является исключение ложного срабатывания азимутального канала при действии только шума. Это следует из самого алгоритма реализации процедур пересечения и объединения над принятыми сигналами. Действительно, выбор большего из сопоставляемых сигналов при реализации процедуры объединения на выходе блока 14 и меньшего при реализации пересечения на выходе блока 13 приводит к тому, что в случае действия только шума на входах при любом его значении, как и значении порогового коэффициента усиления сигнала пересечения из области его рабочих значений (блок 23), срабатывание компаратора 22 исключается.Relatively It should be noted that the peculiarity and advantage of the proposed scheme is the elimination of false operation of the azimuth channel under the influence of noise only. This follows from the algorithm for implementing the intersection and union procedures over the received signals. Indeed, the choice of the larger of the compared signals when implementing the combining procedure at the output of
При наличии полезного сигнала на входах приемников, на выходах блоков 13 и 14 начинает проявляться сигнальная составляющая и при превышении отношением сигнал/шум единицы появляется возможность формирования пеленгационной характеристики в соответствии с решающим правилом C2⋅U∩(ε)≥U∪(ε), которая зависит от соотношения сигнальной и шумовой составляющих и значения порогового коэффициента С2. Это иллюстрируется эпюрами на фиг. 18. Здесь приведены выходные сигналы блоков 13 - сигнал пересечения U∩(ε)) и 14 - сигнал объединения U∪(ε) для входного отношения сигнал/шум, равного десяти.In the presence of a useful signal at the inputs of the receivers, at the outputs of
Как следует из фиг. 18, экстремумы U∩(ε) и U∪(ε) проявляются хорошо и в направлении пеленга отличаются незначительно (U∩(ε)≅0,47, U∪(ε)≅0,55). Поэтому достаточно небольшого усиления сигнала пересечения U∩(ε) в блоке 23, чтобы обеспечить формирование ПХ. Вне пеленгационной характеристики этого усиления будет явно недостаточно (требуется С2≥10), чем исключаются ложные пеленги.As follows from FIG. 18, extremes U ∩ (ε) and U ∪ (ε) appear well in the direction of the bearing differ significantly (U ∩ (ε) ≅0,47, U ∪ (ε) ≅0,55). Therefore, a small gain is enough the intersection signal U ∩ (ε) in
Выбор рабочих значений С2 зависит от входного отношения сигнал/шум и связан с анализом вероятности правильного обнаружения пеленга, требуемой ширины ПХ и среднеквадратической ошибки определения пеленга.The choice of operating values of C 2 depends on the input signal-to-noise ratio and is associated with the analysis of the probability of the correct detection of the bearing, the required width of the HR and the standard error of the determination of the bearing.
Зависимость среднего значения ширины пеленгационной характеристики в градусах от значения порогового коэффициента С2 в виде при фиксированном отношении сигнал/шум, обеспечивающем вероятность правильного обнаружения пеленга , приведена на фиг. 19. Как видно из фиг. 19, эта зависимость почти линейная. Анализ показывает, что при заданном виде аппроксимации ДНА ширина ПХ практически не зависит от ширины ДНА, а полностью определяется значением порогового коэффициента С2 при заданной вероятности правильного обнаружения. Это объясняется тем, что в формировании ПХ участвуют экстремумы функций U∩(ε) и U∪(ε), сближающиеся своей обостренной частью на РСН, фиг. 18.The dependence of the average value of the direction finding characteristic in degrees from the value of the threshold coefficient C 2 in the form at a fixed signal-to-noise ratio, providing the probability of correct detection of the bearing shown in FIG. 19. As can be seen from FIG. 19, this dependence is almost linear. The analysis shows that for a given type of approximation of the DND, the width of the HRP practically does not depend on the width of the DND, but is completely determined by the value of the threshold coefficient C 2 at a given probability of correct detection. This is explained by the fact that extrema of the functions U ∩ (ε) and U ∪ (ε), which approach each other with their sharpened part on the RSH, participate in the formation of HRP, Fig. eighteen.
Зависимости среднеквадратической ошибки определения азимутального пеленга σε в градусах от отношения сигнал/шум в виде при фиксированном значении порогового коэффициента С2 представлены на фиг. 20. Цифры, обозначающие кривые представляют собой значения порогового коэффициента С2, для которых эти зависимости получены. Поведение этих зависимостей обратно поведению вероятностей правильного обнаружения. Увеличение отношения сигнал/шум и выбор порогового коэффициента позволяет обеспечить весьма малые значения СКО измерения азимутального пеленга, что и подтверждает соотношение (23).Dependences of the standard error of the determination of the azimuth bearing σ ε in degrees on the signal-to-noise ratio in the form at a fixed value of the threshold coefficient C 2, are presented in FIG. 20. The numbers indicating the curves are the values of the threshold coefficient C 2 for which these dependencies are obtained. The behavior of these dependencies is inversely the behavior of the probabilities of correct detection. An increase in the signal-to-noise ratio and the choice of the threshold coefficient make it possible to ensure very small RMS values for measuring the azimuth bearing, which confirms relation (23).
Результаты оценки для угломестного канала приведены на фиг. 21-24. Угломестный канал в отличие от азимутального использует фазовую информацию об угловом положении источника радиоизлучения. Особенностью предлагаемой схемы является отсутствие порогового устройства, как такового. Роль порогового устройства играет пороговый коэффициент усиления С1 блока 25. Усиленный этим блоком сигнал пересечения сравнивается в первом компараторе 26 с сигналом объединения, реализуя тем самым решающее правило С1⋅U∩(α)≥U∪(α), поэтому вероятность ложной тревоги можно исследовать только в зависимости от СКО шума на входе, зафиксировав значение порогового коэффициента С1.The evaluation results for the elevation channel are shown in FIG. 21-24. The carbon channel, in contrast to the azimuth channel, uses phase information about the angular position of the radio source. A feature of the proposed scheme is the lack of a threshold device, as such. The role of the threshold device is played by the threshold gain factor C 1 of block 25. The crossing signal amplified by this block is compared in the
На фиг. 21 показана усредненная зависимость вероятности ложной тревоги от коэффициента усиления в виде .In FIG. Figure 21 shows the averaged dependence of the probability of false alarm on the gain in the form .
Приведенная зависимость позволяют производить обоснованный выбор порогового коэффициента в различных условиях помеховой обстановки.The given dependence makes it possible to make a reasonable choice of the threshold coefficient in various conditions of an interference environment.
Зависимости вероятности правильного обнаружения угломестного пеленга от отношения сигнал/шум на входе в виде при фиксированных значениях С1 представлены на фиг. 22. Цифры, обозначающие кривые, представляют собой значения пороговых коэффициентов усиления сигнала пересечения, для которых получены указанные зависимости. Чем ниже отношение сигнал/шум, тем большее значение порогового коэффициента усиления требуется для реализации решающего правила обнаружения пеленга.Dependences of the probability of correct detection of the elevation bearing on the signal to noise ratio at the input in the form at fixed values of C 1 are shown in FIG. 22. The numbers denoting the curves represent the values of the threshold gains of the intersection signal, for which these dependencies are obtained. The lower the signal-to-noise ratio, the higher the threshold gain value is required to implement the decisive bearing detection rule.
Зависимость среднего значения ширины пеленгационной характеристики от порогового коэффициента С1 в виде при фиксированном отношении сигнал/шум, обеспечивающем вероятность правильного обнаружения пеленга , приведена на фиг. 23. Анализ показывает, что ширина ПХ в угломестной плоскости практически не зависит от вида аппроксимации ДНА и ширины ДНА, а полностью определяется значением порогового коэффициента С1 при заданной вероятности правильного обнаружения.The dependence of the average value of the width of the direction-finding characteristic of the threshold coefficient C 1 in the form at a fixed signal-to-noise ratio, providing the probability of correct detection of the bearing shown in FIG. 23. Analysis indicates that HRP width in the elevation plane is practically independent of the type of approximation beam width and beam, and is fully determined by the threshold value coefficient C 1 for a given probability of correct detection.
Это объясняется тем, что в формировании ПХ участвуют не амплитудные, а фазовые характеристики, а также самим способом формирования встречными экстремумами функций пересечения и объединения.This is explained by the fact that the phase characteristics are involved not in amplitude but in phase characteristics, as well as in the way the intersection and union functions are formed by counter extrema.
Зависимости среднеквадратической погрешности определения угломестного пеленга от отношения сигнал/шум в виде при фиксированном значении порогового коэффициента С1 представлены на фиг. 24. Цифры, обозначающие кривые, являются значениями порогового коэффициента, для которого эти зависимости получены. Поведение кривых свидетельствует о том, что СКО определения пеленга практически мало зависит от порогового коэффициента, а, значит и ширины ПХ и полностью определяется отношением сигнал/шум.Dependences of the standard error of determining the elevation bearing on the signal-to-noise ratio in the form at a fixed value of the threshold coefficient C 1, are presented in FIG. 24. The numbers denoting the curves are the values of the threshold coefficient for which these dependencies are obtained. The behavior of the curves indicates that the standard deviation of the determination of the bearing practically does not depend on the threshold coefficient, and, hence, the width of the HRP and is completely determined by the signal-to-noise ratio.
Полученные зависимости позволяют производить обоснованный выбор требуемого значения пороговых коэффициентов С1 и С2 для первого 25 и второго 23 усилителей и определяют диапазон возможных значений этих коэффициентов в интервале .The obtained dependences allow making a reasonable choice of the required value of the threshold coefficients C 1 and C 2 for the first 25 and second 23 amplifiers and determine the range of possible values of these coefficients in the interval .
Сравнение полученных на основе моделирования показателей качества угломестного и азимутального каналов предлагаемого пеленгатора с известными позволяет с сделать вывод об эффективности предлагаемого пеленгатора.A comparison of the quality indicators obtained based on modeling of elevation and azimuth channels of the proposed direction finder with the known ones allows us to conclude that the proposed direction finder is effective.
Результаты моделирования подтверждают работоспособность, осуществимость и эффективность предлагаемого пеленгатора и, таким образом, достижение технического результата изобретения за счет введенных элементов и связей, реализующих принцип обнаружения-измерения, основанный на совместном использовании функциональных процедур пересечения и объединения.The simulation results confirm the operability, feasibility and effectiveness of the proposed direction finder and, thus, the achievement of the technical result of the invention due to the introduced elements and relationships that implement the principle of detection-measurement, based on the joint use of functional procedures of intersection and association.
Возможность практической реализации также следует из того, что схема может быть построена на типовых, известных и технологически отработанных элементах. Например:The possibility of practical implementation also follows from the fact that the circuit can be built on typical, well-known and technologically advanced elements. For example:
антенны 1, 2 - могут быть выбраны различных типов, в зависимости от диапазона частот и тактико-технических требований к пеленгатору. В частности могут использоваться антенны типа вибратор-рефлектор, или зеркальные антенны, как в рассматриваемом примере, либо рупорные антенны по типу описанных в [Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ.Ч 1. - М. «Связь», 1977. - 384 с.] с. 254, рис. 16.2;
приемные тракты 3, 4 - могут быть построены по стандартной схеме радиосвязных или радиолокационных приемников с выходом на промежуточной частоте по типу описанной в [М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор и др. Справочник по учебному проектированию приемоусилительных устройств. К., «Выща школа», 1988. - 472 с.] с. 405, рис. 14.4;receiving
фазовращатели 5, 6 с фиксированным и фазовращатель 7 с управляемым фазовым сдвигом - могут быть выполнены в зависимости от значения рабочей частоты на линиях задержки, RC-цепях, последовательных или параллельных колебательных контурах. На частотах до 30÷40 МГц возможна реализация фазовращателей на основе RC-цепей по типу описанных в [А.П. Голубков, А.Д. Далматов, А.П. Лукошкин и др. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. М.А. Соколова. - М., Высш. шк., 1984, - 335 с.] с. 122-126. На более низких частотах - по типу широкополосного фазовращателя с плавной регулировкой фазового сдвига, приведенного в [P.M. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов. Полупроводниковые приемо-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. Киев: Наук, думка, 1987. - 800 с.] с. 701, рис. XI.II;
фазовый детектор 8 - может быть реализован в виде балансного фазового детектора, описанного в [М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор и др. Справочник по учебному проектированию приемоусилительных устройств. К., «Выща школа», 1988. - 472 с.] с. 252, рис. 9.31, в;phase detector 8 - can be implemented as a balanced phase detector described in [M.K. Belkin, V.T. Belinsky, Yu.L. Mazor et al. A guide to the educational design of receiving amplifying devices. K., "Higher School", 1988. - 472 p.] P. 252, fig. 9.31, c;
ограничители снизу на нулевом уровне 10, 11 могут быть выполнены по простой схеме диодного детектора, приведенного в [А.П. Голубков, А.Д. Далматов, А.П. Лукошкин и др. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. М.А. Соколова. - М., Высш. шк., 1984, - 335 с.] с. 140, рис. 5.12;the lower limiters at the zero
сумматоры 9, 10, 14, 17, 18, 24 и вычитающие устройства 13 и 21 могут быть выполнены по обычной схеме усилителей на два входа или с прямым и инверсным входами по типу описанных в [А.Г. Алексеенко. Применение прецизионных аналоговых интегральных микросхем. - М., Радио и связь, 1981, 354 с.] с. 77, рис 3.2;
устройства вычисления модуля 11, 12, 19, 20 могут быть реализованы по схеме двухполупериодного выпрямителя на операционных усилителях по типу приведенной в [В.П. Бобровский, В.И. Костенко, В.М. Михайленко и др. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. Под ред. В.П. Боровского. - К: Тэхника, 1989. - 480 с.] с. 241, рис. 12.4;
усилители 23 и 25 могут представлять собой обычный резистивно-емкостный видеоусилитель с регулировкой коэффициента усиления в цепи коллектора, приведенный в [Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ.Ч 1. - М. «Связь», 1977. - 384 с.] с. 270, рис. 10.1;
компараторы 22 и 26 могут быть реализованы на операционном усилителе по типу интегрального компаратора, описанного в [В.П. Бобровский, В.И. Костенко, В.М. Михайленко и др. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. Под ред. В.П. Боровского. - К: Тэхника, 1989. - 480 с.] с. 251, рис. 12.22;
ключевая схема 27 может быть выполнена в виде биполярного аналогового ключа по типу приведенного в [М.В. Гальперин. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 320 с.] с. 240, рис. 6.22;the
генератор управляющего напряжения 28 для формирования управляющего напряжения произвольной формы наиболее универсальной является схема на основе синтезатора, приведенная в [В.П. Бобровский, В.И. Костенко, В.М. Михайленко и др. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. Под ред. В.П. Боровского. - К: Тэхника, 1989. - 480 с.] с. 296, рис. 14.10, г.a
Анализ известных технических решений в области систем передачи информации показывает, что заявляемое изобретение, благодаря существенным признакам в составе введенных элементов и связей, определившим путь достижения технического результата, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники в данной предметной области и соответствует требованию «изобретательского уровня».Analysis of the known technical solutions in the field of information transmission systems shows that the claimed invention, due to the essential features of the introduced elements and connections, which determined the way to achieve the technical result, does not follow for the specialist explicitly from the prior art in this subject area and meets the requirement of “inventive level. "
Заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить в заявляемом объекте существенные по отношению к техническому результату отличительные признаки, что позволяет считать заявленное изобретение удовлетворяющим критерию «изобретательская новизна».The applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition of the prototype, as the closest in terms of the totality of the features of the analogue, allowed us to identify distinctive features that are significant in relation to the technical result in the claimed object, which allows us to consider the claimed invention to meet the criterion of "inventive novelty".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111472A RU2618522C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Phase direction finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111472A RU2618522C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Phase direction finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618522C1 true RU2618522C1 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=58697796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111472A RU2618522C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Phase direction finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618522C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2704241C1 (en) * | 2019-04-11 | 2019-10-25 | Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Narrow-band signal correlation device |
RU2760560C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-11-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Optimal incoherent receiver with phase-manipulated signal |
RU2776155C1 (en) * | 2021-06-04 | 2022-07-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Phase direction finder |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
US6184830B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-02-06 | Raytheon Company | Compensation of direction finding estimates for polarimetric errors |
RU2282872C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники | Phase direction finder |
JP2009300284A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Nec Corp | Arrival electric wave direction measuring device, arrival electric wave direction measuring method, and arrival electric wave direction measuring program |
RU2458355C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Phase direction finder |
RU2526533C2 (en) * | 2012-12-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Phase-based direction-finder |
WO2015126894A1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-27 | Raytheon Company | Analog signal processing method for accurate single antenna direction finding |
-
2016
- 2016-03-29 RU RU2016111472A patent/RU2618522C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
US6184830B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-02-06 | Raytheon Company | Compensation of direction finding estimates for polarimetric errors |
RU2282872C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники | Phase direction finder |
JP2009300284A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Nec Corp | Arrival electric wave direction measuring device, arrival electric wave direction measuring method, and arrival electric wave direction measuring program |
RU2458355C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Phase direction finder |
RU2526533C2 (en) * | 2012-12-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Phase-based direction-finder |
WO2015126894A1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-27 | Raytheon Company | Analog signal processing method for accurate single antenna direction finding |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2704241C1 (en) * | 2019-04-11 | 2019-10-25 | Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Narrow-band signal correlation device |
RU2760560C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-11-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Optimal incoherent receiver with phase-manipulated signal |
RU2776155C1 (en) * | 2021-06-04 | 2022-07-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Phase direction finder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108445303B (en) | Near-field electromagnetic scattering characteristic simulation method | |
RU2291464C2 (en) | Mode of measuring of the position of targets at availability of reflections of received echo-signal from surface and an impulse surface three-coordinate radar station for its realization | |
RU2507647C1 (en) | Controlled beamwidth phased antenna array | |
RU2618522C1 (en) | Phase direction finder | |
Iqbal et al. | Accuracy improvement in amplitude comparison‐based passive direction finding systems by adaptive squint selection | |
RU2567120C1 (en) | Method of forming compensation beam pattern in flat electronically controlled-beam antenna array | |
Lee et al. | Two‐stage DOA estimation method for low SNR signals in automotive radars | |
Chen et al. | Design of a novel monopulse antenna system using the time‐modulated antenna arrays | |
RU2282872C1 (en) | Phase direction finder | |
CN112162234B (en) | Wide-angle high-precision angle measurement method based on eight-port four-baseline radio frequency equipment | |
Osman et al. | Active cancellation system for radar cross section reduction | |
RU2521959C1 (en) | Amplitude-based method for radio direction-finding and radio direction-finder for implementation thereof | |
Kim et al. | Fine Doppler frequency estimation of windowed complex sinusoidal signals for radar systems | |
US8451174B1 (en) | Beam-scanning system | |
RU2746063C1 (en) | The method of angular superresolution in the receiving digital antenna array | |
Artyushenko et al. | Measurement error estimation of motion variables for extended objects under changing range conditions | |
Leśniak et al. | Digital mono-pulse method in cylindrical antenna | |
Vijayalakshmi et al. | Effect of errors on miss distance of missile trackers in active decoy environment | |
RU2402789C1 (en) | Method for spatial discrimination of incoming signals in instrumentation antenna of giant-pulse radiolocator | |
RU107369U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING A GROUP OF TWO SOURCES OF CONTINUOUS NOISE RADIATION IN THE BEAM OF A PHASE TOTAL SUMMARY-DIFFERENT MONOPULSE SYSTEM | |
RU2519593C2 (en) | Phase direction finder | |
RU2815608C1 (en) | Ultrashort measuring base hydroacoustic navigation system | |
Ge et al. | The direction of arrival location deception model counter duel baseline phase interferometer based on frequency diverse array | |
Zhang et al. | Adaptive countering technique for angle deception based on dual polarization radar seeker | |
RU2038606C1 (en) | Low-altitude noise-immuned radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180330 |