RU2699079C1 - Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method - Google Patents

Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method Download PDF

Info

Publication number
RU2699079C1
RU2699079C1 RU2018144598A RU2018144598A RU2699079C1 RU 2699079 C1 RU2699079 C1 RU 2699079C1 RU 2018144598 A RU2018144598 A RU 2018144598A RU 2018144598 A RU2018144598 A RU 2018144598A RU 2699079 C1 RU2699079 C1 RU 2699079C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wave
target
plate
plane
antenna
Prior art date
Application number
RU2018144598A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Петрович Крылов
Виктор Георгиевич Кулиш
Иван Васильевич Подольхов
Александр Петрович Шадрин
Original Assignee
Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" filed Critical Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина"
Priority to RU2018144598A priority Critical patent/RU2699079C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699079C1 publication Critical patent/RU2699079C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems 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
    • G01S3/465Systems 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems 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
    • G01S3/48Systems 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 antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communication.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in systems for monitoring radio environment in a complex or as an independent device. Method of direction-finding during space survey includes radiation and reception of wave from target, determination of phase shift between these waves, conversion of phase shift into control signal, which is proportional to angular position of target in each position of beam of radar station antenna, wherein a linearly polarized wave is emitted with an electric field vector lying in the direction-finding plane, passing through the dielectric material plate located at the Brewster angle relative to the wave coming from the target, for the electric vector lying in the plane of incidence, and the phase shift is determined between the wave from the target passing through the plate from the dielectric material and the wave reflected from it. Broader direction finder implementing the method comprises a generator connected through a switch with a receiving-transmitting antenna, located on a platform rotating in the direction finding plane, with a drive and a turning angle sensor, a phase shift meter between signals from the antenna output, connected to the target position angle computer, wherein at the centre of the platform there is a plate of dielectric material at Brewster angle relative to the wave emitted by the linearly polarized transceiving antenna, wherein its polarization plane is oriented such that the antenna electric field vector lies in the direction-finding plane coinciding with the falling wave incident plane from the target onto the dielectric material plate, and the linearly polarized receiving antenna receiving the reflected wave from the plate is fixed on the platform rigidly relative to the plate at twice the Brewster angle relative to the incident wave from the target.
EFFECT: high accuracy of angular direction-finding in a wide frequency band.
2 cl, 6 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство.The invention relates to radio engineering and can be used in monitoring systems for the radio environment in the complex or as a stand-alone device.

Известен амплитудный способ пеленгации (US 5541608 G01S 5/04, 30.07.1996 г. US 2427029, 10.04.1942 г.). Недостатком амплитудного способа пеленгации является то, что он не позволяет получить высокой точности пеленгации в широком диапазоне углов.Known amplitude method of direction finding (US 5541608 G01S 5/04, 07/30/1996, US 2427029, 04/10/1942). The disadvantage of the amplitude method of direction finding is that it does not allow to obtain high accuracy direction finding in a wide range of angles.

Известен фазовый способ пеленгации, в котором для достижения высокой точности требуется большое количество баз и каналов в приемном устройстве (US 5541608 G01S 5/04, 30.07.1996 г., US 2427029, 10.04.1942 г.).A known phase-finding method in which to achieve high accuracy requires a large number of bases and channels in the receiving device (US 5541608 G01S 5/04, 07/30/1996, US 2427029, 04/10/1942).

Недостатком фазового способа пеленгации является то, что он не позволяет получить высокой точности пеленгации в широком диапазоне частот.The disadvantage of the phase method of direction finding is that it does not allow to obtain high accuracy direction finding in a wide frequency range.

Возможно комплексирование (объединение) этих способов и достижение при этом высокой точности в широком диапазоне углов при небольшом количестве баз и каналов и, следовательно, при минимальных массогабаритных соотношениях радиопеленгатора. В патенте US 6061022, G01S 5/04, 09.05.2000 г. описано устройство, реализующее амплитудно-фазовый способ пеленгации.It is possible to combine (combine) these methods and achieve high accuracy in a wide range of angles with a small number of bases and channels and, therefore, with minimum weight and overall ratios of the radio direction finder. In the patent US 6061022, G01S 5/04, 05/09/2000, describes a device that implements the amplitude-phase method of direction finding.

Недостатком этого способа пеленгации является то, что он не позволяет получить высокой точности пеленгации в широком диапазоне частот.The disadvantage of this method of direction finding is that it does not allow to obtain high accuracy direction finding in a wide frequency range.

Наиболее близким к предлагаемому является способ фазовой пеленгации (Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М., из-во «Советское радио»., 1970, 392 стр. (стр. 6-7, 20-23)), в котором сигнал от цели принимается приемной антенной, а сдвиг фаз между сигналами на выходе парциальных антенн меняется в зависимости от направления отклонения цели относительно равносигнального направления. Этот сигнал непосредственно используется для управления положением антенной системы в процессе пеленгования или в процессе автоматического сопровождения цели. Качество пеленгующих свойств системы определяется крутизной пеленгационной характеристики. Для идеального пеленгатора изменение сдвига фазы в пределах ±90 градусов относительно равносигнального направления должно происходить с максимально возможной крутизной.Closest to the proposed is the method of phase direction finding (Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. M., due to "Soviet Radio"., 1970, 392 pp. (Pp. 6-7, 20-23 )), in which the signal from the target is received by the receiving antenna, and the phase shift between the signals at the output of the partial antennas varies depending on the direction of deviation of the target relative to the equal signal direction. This signal is directly used to control the position of the antenna system in the process of direction finding or in the process of automatically tracking the target. The quality of the direction-finding properties of the system is determined by the steepness of the direction-finding characteristic. For an ideal direction finder, a change in the phase shift within ± 90 degrees relative to the equal-signal direction should occur with the greatest possible slope.

Недостатком представленного решения является то, что для высокой точности определения углового положения цели необходима реализация высокой крутизны пеленгационной характеристики антенной системы, для чего требуется высокая степень идентичности парциальных диаграмм пеленгующей антенны недостижимой в широкой полосе частот при использовании двух антенных систем, объединенных в один пеленгатор.The disadvantage of the presented solution is that for the high accuracy of determining the angular position of the target, it is necessary to realize a high slope of the direction-finding characteristic of the antenna system, which requires a high degree of identity of the partial diagrams of the direction-finding antenna unattainable in a wide frequency band when using two antenna systems combined into one direction finder.

Задачей изобретения является повышение точности пеленгации, расширение частотного диапазона, повышение помехоустойчивости работы пеленгатора.The objective of the invention is to improve the accuracy of direction finding, expanding the frequency range, increasing the noise immunity of the direction finder.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается:The task is achieved by the fact that it is proposed:

1. Способ пеленгации в процессе обзора пространства, включающий излучение и прием волны от цели, определение сдвига фаз между этими волнами, преобразование сдвига фазы в управляющий сигнал пропорциональный угловому положению цели в каждом положении луча антенны радиолокационной станции, отличающийся тем, что излучается линейно-поляризованная волна с вектором электрического поля, лежащим в плоскости пеленгации, проходящая через пластину из диэлектрического материала, расположенную под углом Брюстера относительно волны, приходящей от цели, для электрического вектора, лежащего в плоскости падения, а сдвиг фазы определяется между волной от цели, прошедшей через пластину из диэлектрического материала и волной, отраженной от нее.1. The direction finding method during the space survey, including emission and reception of a wave from a target, determining a phase shift between these waves, converting the phase shift to a control signal proportional to the angular position of the target in each position of the beam of the radar antenna, characterized in that it is linearly polarized wave with an electric field vector lying in the direction-finding plane passing through a plate of dielectric material located at a Brewster angle relative to the wave coming from ate for the electric vector lying in the plane of incidence and the phase shift between the wave is determined from the target passing through a plate of a dielectric material and the wave reflected from it.

2. Широкополосный пеленгатор, содержащий генератор, соединенный через коммутатор, с приемо-предающей антенной, расположенные на платформе, вращающейся в плоскости пеленгации, с приводом и датчиком угла поворота, измеритель сдвига фазы между сигналами с выхода антенн, соединенный с вычислителем угла положения цели, отличающийся тем, что в центре платформы установлена пластина из диэлектрического материала под углом Брюстера относительно волны, излучаемой линейно-поляризованной приемо-передающей антенной, причем ее плоскость поляризации ориентирована так, что вектор электрического поля антенны лежит в плоскости пеленгации, совпадающей с плоскостью падения падающей волны от цели на пластину из диэлектрического материала, а линейно-поляризованная приемная антенна, принимающая отраженную волну от пластины, установлена на платформе неподвижно относительно пластины под удвоенным углом Брюстера относительно падающей волны от цели.2. A broadband direction finder, comprising a generator connected via a switch, with a receiving and transmitting antenna, located on a platform rotating in the direction-finding plane, with a drive and a rotation angle sensor, a phase shift meter between signals from the output of the antennas connected to a target angle calculator, characterized in that a plate of dielectric material is installed in the center of the platform at a Brewster angle relative to the wave emitted by the linearly polarized transceiver antenna, and its plane of polarization and it is oriented so that the antenna’s electric field vector lies in the direction-finding plane, which coincides with the plane of incidence of the incident wave from the target onto the plate of dielectric material, and the linearly polarized receiving antenna receiving the reflected wave from the plate is mounted on the platform motionless relative to the plate at a double angle Brewster regarding the incident wave from the target.

Авторы установили, что при отражении плоской линейно-поляризованной электромагнитной волны с вектором электрического поля, лежащим в плоскости падения, от диэлектрической пластины угловая зависимость сдвига фазы между падающей и отраженной волнами в области угла падения близким к углу Брюстера составляет 180 градусов (±90 градусов), а угловое положение точки «нулевой» фазы для электрически тонкой пластины не зависит от частоты падающего поля. Эта угловая зависимость сдвига фазы соответствует пеленгационной зависимости для искусственно создаваемых антенных пеленгаторов.The authors found that when a plane linearly polarized electromagnetic wave with an electric field vector lying in the plane of reflection is reflected from the dielectric plate, the angular dependence of the phase shift between the incident and reflected waves in the region of the angle of incidence close to the Brewster angle is 180 degrees (± 90 degrees) and the angular position of the “zero” phase point for an electrically thin plate does not depend on the frequency of the incident field. This angular dependence of the phase shift corresponds to the direction-finding dependence for artificially created antenna direction finders.

На фиг. 1 показана угловая зависимость сдвига фазы между отраженной и падающей волнами при падении плоской волны на пластину из кварцевой керамики с диэлектрической проницаемостью (ε) ε=3,4 вблизи угла Брюстера при различных величинах потерь в материале. Из фиг. 1 видно, что в зависимости от величины потерь в материале реализуются различные величины градиента изменения сдвига фазы пеленгационной характеристики, которые можно выбирать в зависимости от разрешения по углу и практических условий реализации пеленгатора.In FIG. Figure 1 shows the angular dependence of the phase shift between the reflected and incident waves when a plane wave is incident on a quartz ceramic plate with a dielectric constant (ε) ε = 3.4 near the Brewster angle for various losses in the material. From FIG. 1 it can be seen that, depending on the amount of losses in the material, various values of the gradient of the phase shift of the direction-finding characteristic are realized, which can be selected depending on the angle resolution and practical conditions for the direction finder implementation.

На фиг. 2 показана угловая зависимость сдвига фазы между отраженной и падающей волнами при падении плоской волны на пластину из плавленого кварца с ε=3,81 без потерь вблизи угла Брюстера при различных величинах рабочих частот в диапазоне от 1 до 30 ГГц для толщины пластины равной одной тридцатой длины волны на 10 ГГц. Из фиг. 2 видно, что формируется пеленгационная характеристика, на основе которой создается широкополосный пеленгатор.In FIG. Figure 2 shows the angular dependence of the phase shift between the reflected and incident waves upon the incidence of a plane wave on a fused silica wafer with ε = 3.81 without loss near the Brewster angle for various operating frequencies in the range from 1 to 30 GHz for a wafer thickness of one thirtieth length waves at 10 GHz. From FIG. 2 shows that the direction-finding characteristic is being formed, on the basis of which a broadband direction finder is created.

Источником угловой информации в данном способе является угловая зависимость сдвига фазы отраженной волны от пластины из диэлектрического материала вблизи угла Брюстера.The source of angular information in this method is the angular dependence of the phase shift of the reflected wave on a plate of dielectric material near the Brewster angle.

Угловая информация извлекается в процессе измерения сдвига фазы между волнами, отраженными от цели: падающей или прошедшей через пластину и отраженной от пластины.Angular information is extracted in the process of measuring the phase shift between waves reflected from the target: incident or transmitted through the plate and reflected from the plate.

Выполняются три постулата условий моноимпульсной радиолокации о формировании пеленгатора.Three postulates of the conditions of monopulse radar on the formation of the direction finder are fulfilled.

Угловая информация извлекается в виде отношения и не зависит от абсолютного уровня амплитуд принятых сигналов.The angular information is extracted as a ratio and does not depend on the absolute level of amplitudes of the received signals.

Измеряемое значение сдвига фазы при переходе от положительного к отрицательному приходу волны изменяется на обратное, так как угловая зависимость сдвига фазы симметрична относительно равносигнального направления.The measured value of the phase shift during the transition from positive to negative arrival of the wave changes to the opposite, since the angular dependence of the phase shift is symmetric with respect to the equal signal direction.

Угловая зависимость сдвига фазы, как пеленгационная характеристика угломерной системы, является нечетной действительной функцией угла прихода волны относительно равносигнального направления, совпадающего с углом Брюстера.The angular dependence of the phase shift, as the direction-finding characteristic of the goniometric system, is an odd real function of the angle of arrival of the wave relative to the equal-signal direction, which coincides with the Brewster angle.

Отраженная волна используется, как разностный канал обычного пеленгатора, для управления положением антенной системы в процессе пеленгования или в процессе автоматического сопровождения.The reflected wave is used as the difference channel of a conventional direction finder to control the position of the antenna system during direction finding or in the process of automatic tracking.

Волна, принятая приемо-передающей антенной, соответствует суммарному каналу обычного пеленгатора и используется не только в качестве опорного канала, но и для обнаружения цели, а также для измерения дальности до цели и ее скорости.The wave received by the transceiver antenna corresponds to the total channel of a conventional direction finder and is used not only as a reference channel, but also for target detection, as well as for measuring the distance to the target and its speed.

На фиг. 3 представлен широкополосный пеленгатор. На платформе 1, вращающейся в плоскости пеленгации, с генератором 2 установлена линейно-поляризованная приемо-передающая антенна 3 с вектором электрического поля, лежащим в плоскости пеленгации. В центре платформы перпендикулярно плоскости пеленга, расположена пластина из диэлектрического материала 4, а приемная линейно-поляризованная антенна 5 с вектором электрического поля, лежащим в плоскости пеленгации, и принимающая отраженную волну от пластины из диэлектрического материала, установлена на платформе неподвижно относительно пластины под удвоенным углом Брюстера относительно падающей волны от цели. При обнаружении детектором 6 волны от цели, происходит уточнение положения цели по сдвигу фазы пеленгатора. Волны от цели через коммутатор 7 и с выхода приемной антенны 5 подаются на измеритель сдвига фазы 8 с выхода которого сигнал пропорциональный сдвигу фазы попадает в вычислитель угла положения цели, выполненный на основе процессора 9, в котором с учетом данных об угловом положении платформы, поступающих с датчика углового положения платформы 10, определяется угловое положение на цель. Вращение платформы осуществляется управляемым приводом 11, а при сопровождении цели положение платформы управляется по сигналу рассогласования, поступающему с вычислителя угла положения цели или процессора 9 U(α).In FIG. 3 shows a broadband direction finder. On the platform 1, rotating in the direction finding plane, with the generator 2, a linearly polarized transceiver antenna 3 with an electric field vector lying in the direction finding plane is installed. In the center of the platform, perpendicular to the bearing plane, there is a plate of dielectric material 4, and a receiving linearly polarized antenna 5 with an electric field vector lying in the direction-finding plane and receiving the reflected wave from the plate of dielectric material is mounted on the platform motionless relative to the plate at a double angle Brewster regarding the incident wave from the target. When the detector 6 detects waves from the target, the position of the target is refined by the phase shift of the direction finder. The waves from the target through the switch 7 and from the output of the receiving antenna 5 are fed to the phase shift meter 8, from the output of which the signal proportional to the phase shift falls into the target position angle calculator, based on processor 9, in which, taking into account the data on the angular position of the platform, coming from the sensor of the angular position of the platform 10, determines the angular position on the target. The rotation of the platform is carried out by a controlled drive 11, and when tracking the target, the position of the platform is controlled by the error signal coming from the calculator of the angle of the position of the target or processor 9 U (α).

Из описания блок схемы устройства видно, что оно не содержит частотно-зависимых или резонансных устройств, ограничивающих работу пеленгатора по частоте, поэтому возможно применение такой схемы измерения для любого частотного диапазона, включая световой.From the description of the device’s block diagram, it can be seen that it does not contain frequency-dependent or resonant devices limiting the direction finder operation in frequency, therefore it is possible to use such a measurement circuit for any frequency range, including the light.

На фиг. 4 представлена блок-схема платформы с геометрическим угловым взаимным расположением элементов конструкции пеленгатора. Пластина из диэлектрического материала устанавливается в центре платформы и располагается под углом α относительно начальной оси ОХ. Цель условно ориентирована под углом β относительно оси ОХ. При наблюдении цели приемо-передающая антенна А1 неподвижно закрепленная под углом Брюстера к нормали относительно пластины и под углом γ3=α+270-αБр относительно оси ОХ, а приемная антенна А2 также закреплена неподвижно относительно пластины и принимает сигнал цели, отраженный от пластины под углом Брюстера и расположена под углом γ2=α+90+αБр. При повороте платформы направление антенны А1 на цель происходит тогда, когда углы ориентации антенн равны:In FIG. 4 is a block diagram of a platform with a geometric angular mutual arrangement of direction finder structural elements. A plate of dielectric material is installed in the center of the platform and is located at an angle α relative to the initial axis OX. The target is conditionally oriented at an angle β relative to the axis OX. When observing the target, the transceiver antenna A1 is fixedly fixed at a Brewster angle to the normal to the plate and at an angle of γ 3 = α + 270-α Br relative to the OX axis, and the receiving antenna A2 is also fixed stationary relative to the plate and receives the target signal reflected from the plate at an angle of Brewster and is located at an angle of γ 2 = α + 90 + α Br . When the platform rotates, the direction of the antenna A1 to the target occurs when the antenna orientation angles are equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

а угол направления на цель равен β=α+90-αБр1.and the angle of direction to the target is β = α + 90-α Br1 .

При повороте платформы точка пересечения направления от антенны А1 на цель с пластиной может отходить от центра платформы, но авторы установили, что вблизи направления пеленгации на цель и при значительном расстоянии от центра платформы до цели, это отклонение незначительно и не может повлиять на точность углового определения положения цели.When the platform rotates, the point of intersection of the direction from the A1 antenna to the target with the plate may depart from the center of the platform, but the authors found that near the direction of direction finding to the target and at a significant distance from the center of the platform to the target, this deviation is insignificant and cannot affect the accuracy of angular determination target position.

При появлении волны отраженной от цели на вход измерителя сдвига фазы 8 поступают волны от цели: прошедшей волны и отраженной от пластины 4. По изменению сдвига фазы между этими волнами уточняется направление на цель.When a wave is reflected from the target, the input from the phase 8 shift meter receives waves from the target: the transmitted wave and reflected from the plate 4. The direction to the target is specified by changing the phase shift between these waves.

Изменения сдвига фазы отраженной волны в области угла Брюстера для пластины толщиной d=3 мм из кварцевого стекла с диэлектрической проницаемостью ε=3,81 и проницаемостью воздуха εв=1,00058, равного αБр=62,8665 угл. град, на частоте F=10 ГГц для различных значений потерь материала представлены на фиг. 5.Changes in the phase shift of the reflected wave in the region of the Brewster angle for a plate with a thickness of d = 3 mm made of quartz glass with a dielectric constant ε = 3.81 and air permeability ε in = 1.00058, equal to α Br = 62.8665 ang. deg, at a frequency of F = 10 GHz for various values of material losses are presented in FIG. five.

В таблице 1 определены крутизны для каждой из угловых зависимостей изменения сдвига фазы фиг. 3 (S, (фаз. град./угл. град.)), для которых исходя из разрешения по сдвигу фазы в Δϕ=2 град, для различных значений тангенса угла диэлектрических потерь материала при значениях дальности RR, рассчитана разрешающая способность

Figure 00000002
м для частоты F=10 ГГц.Table 1 defines the slopes for each of the angular dependencies of the phase shift change of FIG. 3 (S, (phase. Hail. / Ang. Hail.)), For which, based on the phase shift resolution of Δϕ = 2 deg, for different values of the tangent of the dielectric loss angle of the material at ranges RR, the resolving power was calculated
Figure 00000002
m for a frequency of F = 10 GHz.

Figure 00000003
Figure 00000003

Из таблицы 1 видно, что с уменьшением диэлектрических потерь материала, из которого изготовлена пластина, увеличивается крутизна фазовой характеристики пеленгатора и растет его разрешающая способность. Для повышения точности определения углового положения цели выбирается диэлектрический материал с минимальными потерями, то есть с минимальным тангенсом угла диэлектрических потерь, для которого реализуется максимальная крутизна угловой зависимости сдвига фазы отраженной волны, как пеленгационной характеристики.From table 1 it is seen that with a decrease in the dielectric loss of the material of which the plate is made, the steepness of the phase characteristic of the direction finder increases and its resolution increases. To increase the accuracy of determining the angular position of the target, a dielectric material with minimal losses is selected, that is, with a minimum tangent of the dielectric loss angle, for which the maximum slope of the angular dependence of the phase shift of the reflected wave is realized as a direction-finding characteristic.

Изменения сдвига фазы отраженной волны в области угла Брюстера для пластины толщиной d=3 мм из кварцевого стекла с диэлектрической проницаемостью ε=3,81 и проницаемостью воздуха εв=1,00058, равного αБр=62,8665 угл. град для потерь материала равного tgδ=0,00005 для различных частот представлены на фиг. 6.Changes in the phase shift of the reflected wave in the region of the Brewster angle for a plate with a thickness of d = 3 mm made of quartz glass with a dielectric constant ε = 3.81 and air permeability ε in = 1.00058, equal to α Br = 62.8665 ang. hail for material loss equal to tanδ = 0.00005 for various frequencies is shown in FIG. 6.

Из фиг. 6 видно, что для различных частот падающей волны величина перепада фазовой характеристики отраженной волны в близи угла Брюстера неизменна.From FIG. Figure 6 shows that for different frequencies of the incident wave, the phase difference of the reflected wave in the vicinity of the Brewster angle is unchanged.

В таблице 2 определены крутизны для каждой из угловых зависимостей изменения сдвига фазы фиг. 4 (S, (фаз. град./угл. град.)), фаза для угла Брюстера и электрическая толщина пластины в области угла Брюстера падающей волны для различных частот.Table 2 defines the slopes for each of the angular dependences of the phase shift of FIG. 4 (S, (phase. Deg. / Ang. Deg.)), Phase for the Brewster angle and electric plate thickness in the region of the Brewster angle of the incident wave for different frequencies.

Figure 00000004
Figure 00000004

Из таблицы 2 видно, что крутизна фазовой характеристики в области угла Брюстера для различных частот изменяется незначительно, а фазы этих зависимостей для угла Брюстера с расчетной погрешностью совпадают с величиной электрической толщины, рассчитываемой по формуле:From table 2 it is seen that the steepness of the phase characteristic in the region of the Brewster angle for various frequencies varies slightly, and the phases of these dependences for the Brewster angle with the calculated error coincide with the value of the electric thickness calculated by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где f - частота сигнала,where f is the signal frequency,

с - скорость света,c is the speed of light

d - толщина пластины из диэлектрического материала,d is the thickness of the plate of dielectric material,

ε - диэлектрическая проницаемость пластины из диэлектрического материала,ε is the dielectric constant of the plate of a dielectric material,

αБр - угол падения волны равный углу Брюстера для диэлектрической проницаемости ε пластины из диэлектрического материала.α Br - the angle of incidence of the wave equal to the Brewster angle for the dielectric constant ε of the plate of a dielectric material.

Таким образом, способ пеленгации и широкополосное устройство, выполненное по предлагаемому техническому решению, позволяет повысить точность углового обнаружения цели при работе в широком диапазоне частот.Thus, the direction finding method and the broadband device, made according to the proposed technical solution, can improve the accuracy of the angular detection of the target when working in a wide range of frequencies.

Claims (2)

1. Способ пеленгации в процессе обзора пространства, включающий излучение и прием волны от цели, определение сдвига фаз между этими волнами, преобразование сдвига фазы в управляющий сигнал, пропорциональный угловому положению цели в каждом положении луча антенны радиолокационной станции, отличающийся тем, что излучается линейно-поляризованная волна с вектором электрического поля, лежащим в плоскости пеленгации, проходящая через пластину из диэлектрического материала, расположенную под углом Брюстера относительно волны, приходящей от цели, для электрического вектора, лежащего в плоскости падения, а сдвиг фазы определяется между волной от цели, прошедшей через пластину из диэлектрического материала, и волной, отраженной от нее.1. The method of direction-finding during the survey of space, including radiation and reception of a wave from the target, determining the phase shift between these waves, converting the phase shift into a control signal proportional to the angular position of the target in each position of the beam of the antenna of the radar station, characterized in that it emits linearly polarized wave with an electric field vector lying in the direction-finding plane passing through a plate of dielectric material located at a Brewster angle relative to the wave coming from target, for an electric vector lying in the plane of incidence, and the phase shift is determined between the wave from the target passing through the plate of dielectric material and the wave reflected from it. 2. Широкополосный пеленгатор, содержащий генератор, соединенный через коммутатор с приемо-предающей антенной, расположенные на платформе, вращающейся в плоскости пеленгации, с приводом и датчиком угла поворота, измеритель сдвига фазы между сигналами с выхода антенн, соединенный с вычислителем угла положения цели, отличающийся тем, что в центре платформы установлена пластина из диэлектрического материала под углом Брюстера относительно волны, излучаемой линейно-поляризованной приемо-передающей антенной, причем ее плоскость поляризации ориентирована так, что вектор электрического поля антенны лежит в плоскости пеленгации, совпадающей с плоскостью падения падающей волны от цели на пластину из диэлектрического материала, а линейно-поляризованная приемная антенна, принимающая отраженную волну от пластины, установлена на платформе неподвижно относительно пластины под удвоенным углом Брюстера относительно падающей волны от цели.2. A broadband direction finder, comprising a generator connected via a switch to a receiving and transmitting antenna, located on a platform rotating in the direction-finding plane, with a drive and a rotation angle sensor, a phase shift meter between signals from the output of the antennas connected to a target angle calculator, characterized the fact that a plate of dielectric material is installed in the center of the platform at a Brewster angle relative to the wave emitted by the linearly polarized transceiver antenna, and its plane of polarization oriented so that the antenna’s electric field vector lies in the direction-finding plane coinciding with the plane of incidence of the incident wave from the target onto the plate of dielectric material, and the linearly polarized receiving antenna receiving the reflected wave from the plate is mounted on the platform motionless relative to the plate at twice the Brewster angle relative to the incident wave from the target.
RU2018144598A 2018-12-14 2018-12-14 Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method RU2699079C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144598A RU2699079C1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144598A RU2699079C1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699079C1 true RU2699079C1 (en) 2019-09-03

Family

ID=67851677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144598A RU2699079C1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699079C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811893C1 (en) * 2023-05-24 2024-01-18 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" Broadband direction finder

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324557A (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Sony Corp Device and method for estimating position of signal transmitting source in short range field with array antenna
JP2005295201A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Toshiba Corp Antenna device
RU2446520C1 (en) * 2011-01-11 2012-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Broadband system "antenna dome"
US20130088395A1 (en) * 2010-06-19 2013-04-11 Nokia Corporation Method and apparatus for estimating direction of arrival
RU2532259C2 (en) * 2013-01-09 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Phase-based direction finding method
EP2919031A2 (en) * 2014-03-14 2015-09-16 Broadcom Corporation Locationing via staged antenna utilization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324557A (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Sony Corp Device and method for estimating position of signal transmitting source in short range field with array antenna
JP2005295201A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Toshiba Corp Antenna device
US20130088395A1 (en) * 2010-06-19 2013-04-11 Nokia Corporation Method and apparatus for estimating direction of arrival
RU2446520C1 (en) * 2011-01-11 2012-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Broadband system "antenna dome"
RU2532259C2 (en) * 2013-01-09 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Phase-based direction finding method
EP2919031A2 (en) * 2014-03-14 2015-09-16 Broadcom Corporation Locationing via staged antenna utilization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕОНОВ А.И., ФОМИЧЕВ К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: изд. "Советское радио", 1970, с.6-7,20-23. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811893C1 (en) * 2023-05-24 2024-01-18 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" Broadband direction finder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5557282A (en) Height finding antenna apparatus and method of operation
US7466262B2 (en) Positioning system with a sparse antenna array
JPH063453B2 (en) Measuring method and device for altitude distribution of wind direction, wind speed, and temperature
RU2649411C1 (en) Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method
WO2022088645A1 (en) Radar beacon and radar measurement system
JPS62108175A (en) Radar equipment
US2426228A (en) Speed indicator
US3040310A (en) Radar tracking and antenna systems
RU2699079C1 (en) Direction finding method and broadband direction finder for realizing said method
US5812091A (en) Radio interferometric antenna for angle coding
US3197776A (en) Receiver-indicator system for radar apparatus
RU2811893C1 (en) Broadband direction finder
RU2392638C1 (en) Method for high-precision radiolocation measurement of lift angle of low flying target under signal interference conditions
RU2716273C1 (en) Direction finding method and device for implementation thereof
RU2673451C1 (en) Method of amplitude direction finding on maximum diagrams of antenna direction
US3308457A (en) Radar tracking amplifying system
US2596492A (en) Antenna system
US3760420A (en) Radiation seeker
RU2659821C1 (en) Aircraft ground speed and the crab angle measuring device
Kaminski et al. Fully integrated, multipurpose low-cost K-band FMCW radar module with sub-milimeter measurement precision
JP2004132827A (en) Radar device and radar system
RU2038608C1 (en) Radar indicator of elevation of air targets
RU2718127C1 (en) Device for controlling shape of reflective surface of mirror-type antenna system
RU2699028C1 (en) Method for direction-finding of a source of active interference
JPH10206516A (en) Azimuth measuring device and rotating antenna radar device equipped with the same