Изобретение относится к радиолокации, радиофотонике и интегральной оптике и может быть использовано для создания СВЧ-устройств, применяемых в телекоммуникационных и радиолокационных системах.The invention relates to radar, radio photonics and integrated optics and can be used to create microwave devices used in telecommunications and radar systems.
Известны фазовые пеленгаторы, применяемые в устройствах радиолокации и радионавигации, содержащие n приемных антенн, n коммутаторов и n фазовращателей [1. Патент RU 2143707 от 11.06.1998. 2. RU 186801 от 24.09.2018]. Недостатками известных аналогов является низкая точность измерения фазы сигнала источника, обусловленная погрешностями фазовращателей.Known phase direction finders used in radar and radio navigation devices, containing n receiving antennas, n switches and n phase shifters [1. Patent RU 2143707 from 11.06.1998. 2. RU 186801 dated 09.24.2018]. The disadvantages of the known analogs is the low accuracy of measuring the phase of the source signal, due to the errors of the phase shifters.
Наиболее близким к заявляемому устройству является фазовый пеленгатор, описанный в патенте Франции FR №2718252, содержащий n приемных антенн, n коммутаторов, фазосдвигающие элементы и многоканальный приемник с детекторами огибающей и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на выходе каждого канала. Недостатками этого устройства являются низкая точность и нестабильность передаточных характеристик фазосдвигающих элементов.Closest to the claimed device is a phase direction finder described in French patent FR No. 2718252, containing n receiving antennas, n switches, phase-shifting elements and a multichannel receiver with envelope detectors and an analog-to-digital converter (ADC) at the output of each channel. The disadvantages of this device are the low accuracy and instability of the transfer characteristics of the phase-shifting elements.
Задача изобретения - повышение точности определения фазы между приемными антеннами и повышение точности определения направления на источник излучения.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the phase between receiving antennas and to improve the accuracy of determining the direction to the radiation source.
Технический результат достигается за счет того, что в фазовый пеленгатор, содержащий n приемных антенн, n высокочастотных коммутаторов, многоканальный приемник и АЦП, введены лазер, n модуляторов Маха-Цендера, контроллер высокочастотных коммутаторов и фотоприемник, при этом лазер связан с входом 1-го из n модуляторов Маха-Цендера, соединенных последовательно оптическим каналом, выход n модулятора Маха-Цендера связан с входом фотоприемника, выход которого соединен с входом АЦП. Повышение точности определения фазы достигается за счет того, что принимаемый антеннами сигнал, модулирующий лазерное излучение, переносится в оптический диапазон, устраняя тем самым погрешность, вносимую в процесс измерения фазы фазовращательными элементами и обусловленную неравномерностью амплитудно-частотной характеристики фазовращателя в рабочем частотном диапазоне пеленгатора.The technical result is achieved due to the fact that a laser, n Mach-Zehnder modulators, a controller of high-frequency switches and a photodetector are introduced into the phase direction finder containing n receiving antennas, n high-frequency switches, a multi-channel receiver and an ADC, while the laser is connected to the input of the 1st of n Mach-Zehnder modulators connected in series with an optical channel, the output of the n Mach-Zehnder modulator is connected to the input of the photodetector, the output of which is connected to the ADC input. An increase in the accuracy of determining the phase is achieved due to the fact that the signal received by the antennas, modulating the laser radiation, is transferred to the optical range, thereby eliminating the error introduced into the process of measuring the phase by phase-shifting elements and caused by the unevenness of the amplitude-frequency characteristics of the phase shifter in the operating frequency range of the direction finder.
Изобретение иллюстрируется чертежом, представленным на фигуре: - фигура - функциональная схема радиофотонного фазового пеленгатора.The invention is illustrated by the drawing shown in the figure: - figure - functional diagram of a radio-photonic phase direction finder.
На фигуре использованы следующие обозначения: 1 - антенна (элементы фазированной антенной решетки); 2 - многоканальный приемник; 3 - многоканальный коммутатор; 4 - последовательно соединенные электрооптические модуляторы Маха-Цендера; 5 - лазер; 6 - фотоприемник; 7 - контроллер (вычислитель) многоканального коммутатора; 8 - оптический канал; 9 - АЦП, - при этом лазер связан с входом 1-го из n модуляторов Маха-Цендера, соединенных последовательно оптическим каналом 8, выход n модулятора Маха-Цендера связан с входом фотоприемника, выход которого соединен с входом АЦП.The figure uses the following designations: 1 - antenna (elements of a phased antenna array); 2 - multichannel receiver; 3 - multi-channel switch; 4 - series-connected electro-optical Mach-Zehnder modulators; 5 - laser; 6 - photodetector; 7 - controller (calculator) of a multichannel switch; 8 - optical channel; 9 - ADC, - in this case, the laser is connected to the input of the 1st of n Mach-Zehnder modulators connected in series by an optical channel 8, the output n of the Mach-Zehnder modulator is connected to the input of the photodetector, the output of which is connected to the input of the ADC.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Радиосигнал пеленгуемого источника принимается антеннами 1 и многоканальным приемником 2. С выходов приемника 2 сигналы поступают на многоканальный коммутатор 3, управляемый контроллером 7. Сигналы с выходов многоканального коммутатора 3 попарно и последовательно поступают на электрические входы оптических модуляторов 4. Лазерное излучение лазера 5 по оптоволоконному каналу 8 поступает на оптический вход первого модулятора 4, с выхода первого модулятора 4 оптическое излучения поступает на второй модулятор 4, последовательно оптически связанные, и далее. С выхода n-го модулятора 4 сигнал поступает на фотоприемник 6, с выхода которого электрический сигнал поступает на вход АЦП 9, а с выхода АЦП 9 амплитуда сигнала в цифровой форме подается на вход вычислителя 7, в котором производится вычисление пеленга (азимута и угла места) пеленгуемого источника излучения. Сигналы с двух любых разных антенн 1 (антенных элементов) перемножаются в электрооптических модуляторах 4 и последовательно поступают на вход фотоприемника 6, с выхода которого сигнал, пропорциональный интегралу произведения этих сигналов, поступает на вход АЦП 9 и далее - в вычислитель 7, в котором в соответствии с вычислительным алгоритмом производится вычисление пеленга источника излучения. Чем больше обработано попарно перемноженных сигналов, тем выше точность определения пеленга источника.The claimed device operates as follows. The radio signal from the direction finding source is received by antennas 1 and multichannel receiver 2. From the outputs of receiver 2, the signals are fed to multichannel switch 3 controlled by controller 7. Signals from the outputs of multichannel switch 3 are transmitted in pairs and sequentially to the electrical inputs of optical modulators 4. Laser radiation of laser 5 through a fiber-optic channel 8 is fed to the optical input of the first modulator 4, from the output of the first modulator 4, optical radiation is fed to the second modulator 4, which are optically coupled in series, and further. From the output of the n-th modulator 4, the signal is fed to the photodetector 6, from the output of which the electrical signal is fed to the input of the ADC 9, and from the output of the ADC 9 the signal amplitude in digital form is fed to the input of the calculator 7, in which the bearing (azimuth and elevation angle ) direction finding radiation source. Signals from any two different antennas 1 (antenna elements) are multiplied in electro-optical modulators 4 and are sequentially fed to the input of the photodetector 6, from the output of which a signal proportional to the integral of the product of these signals is fed to the input of the ADC 9 and then to the calculator 7, in which in in accordance with the computational algorithm, the bearing of the radiation source is calculated. The more signals multiplied in pairs are processed, the higher the accuracy of determining the source bearing.
Технический результат заключается в повышении точности определения фазы принимаемых сигналов и, в результате, в повышении точности определения направления на источник излучения.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the phase of the received signals and, as a result, in increasing the accuracy of determining the direction to the radiation source.
