RU2750335C1 - Способ амплитудно-фазовой пеленгации системой с вращающимися антаннами - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области радиопеленгации, в частности, к определению пеленга источника радиоизлучения (ИРИ) системой с вращающимися антеннами, не имеющими сильно выраженной направленности, путем последовательного изменения положения диаграмм направленности антенн при вращении их в плоскости пеленгации. Для повышения точности пеленгации в предлагаемом способе амплитудно-фазовой пеленгации системой с вращающимися антеннами осуществляют сканирование диаграммой направленности выбранной антенной в направлении источника радиоизлучения, определяют максимальное значение сигнала по максимуму ДНА выбранной антенны, определяют одинаковые границы сектора ψ_i, сканирования, в пределах которого уровень принимаемого сигнала на обеих границах принимает равные значения и снижается не менее чем на 3 дБ от максимального значения, делят полученный сектор пополам, причем направлением на источник радиоизлучения считается пеленг, образованный между направлением, принятым за начало отсчета, и линией, делящей полученный сектор сканирования пополам. Сектор сканирования симметрично уменьшают до ширины зоны Θ однозначной интерферометрической пеленгации с помощью интерферометра, образованного выбранной антенной и следующей по направлению вращения антенной. Фиксируют угол поворота оси диаграммы направленности интерферометра, образованного этими антеннами, при котором пеленг равен нулю в пределах сектора однозначности и который соответствует точному направлению на ИРИ. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области радиопеленгации, в частности, к определению пеленга источника радиоизлучения (ИРИ) системой с вращающимися антеннами, не имеющими сильно выраженной направленности, путем последовательного изменения положения диаграмм направленности антенн при вращении их в плоскости пеленгации.

В настоящее время для некоторых измерительных комплексов (например, для систем радионавигации, радиолокации и радиомониторинга актуальна задача оперативного определения направления на источник радиоизлучения.

Известно изобретение (см. 1. патент РФ на изобретение №2282871, МПК G01S 3/00, G01S 11/00, опубл. 27.08.2006), представляющее собой вертолетный пассивный пеленгатор кругового обзора с вращающимися антеннами, содержащий модули, первичный облучатель, при этом модули расположены на лопастях несущего винта, каждый модуль содержит двухдиапазонную антенну для приема излучений первичного облучателя и пеленгуемого объекта, амплитудный детектор, фильтр биений, преобразователь частоты, при этом с помощью амплитудного детектора и фильтра осуществляют выделение биений, частота которых соответствует рабочей частоте пеленгатора, биения используются в качестве гетеродинного сигнала, гетеродинный сигнал смешивают в преобразователе частоты с принимаемым сигналом от пеленгуемого объекта, на выходе преобразователя частоты формируют сигнал на промежуточной частоте, равной удвоенной рабочей частоте пеленгатора, затем сигналы на промежуточной частоте из модулей поступают на общий сумматор, в сумматоре формируют сигнал, характеризующий пеленгуемый объект, при этом взаимное расположение модулей выбирают из условия формирования одного главного максимума диаграммы направленности их антенн, фазирование антенн модулей осуществляют вспомогательным излучением, формирующимся первичным облучателем, расположенным на одной из лопастей несущего винта вертолета, круговой обзор обеспечивается за счет вращения несущего винта.

Наличие на лопастях вертолета фазированных антенных решеток существенно усложняет процесс пеленгации.

Известно изобретение (см. 2. патент РФ на изобретение №2518428, МПК G01S 3/46 опубл. 10.06.2014) для определения направления на ИРИ, представляющее фазовый способ пеленгации, основанный на том, что принимают сигналы, усиливают и ограничивают их по амплитуде, сравнивают сигналы, прошедшие два канала, по фазе, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, устанавливают в азимутальной плоскости n приемных антенн по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения с угловой скоростью Ω вокруг приемной антенны, размещенной в центре окружности, коммутируют приемные антенны, размещенные по окружности, поочередно с частотой Ω, сигнал, принимаемый антенной, размещенной в центре окружности, преобразуют по частоте с использованием частоты гетеродина, выделяют напряжения промежуточной частоты, перемножают его с сигналами, поочередно принимаемыми n приемными антеннами, расположенными по окружности, выделяют фазомодулированное напряжение, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют первое низкочастотное напряжение с частотой Ω и сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в азимутальной плоскости, одновременно фазомодулированное напряжение подвергают автокорреляционной обработке, выделяют второе низкочастотное напряжение с частотой Ω, сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в азимутальной плоскости, устанавливают в угломестной плоскости вторую приемную антенну на расстоянии d₂ от первой приемной антенны, принимают на нее сигнал, усиливают и ограничивают его по амплитуде, перемножают с напряжением промежуточной частоты, выделяют гармоническое напряжение на частоте гетеродина, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй приемными антеннами, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости, указанное напряжение возводят в квадрат, перемножают с исходным напряжением, формируя произведение, одновременно исходное напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами, принимаемыми первой и второй антеннами, сдвигают по фазе на 90°, возводят его в квадрат, перемножают со сформированным произведением с использованием масштабирующего коэффициента, равного трем, и вычитают полученное произведение из сформированного произведения, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала в угломестной плоскости, причем удваивают фазу принимаемого сигнала с комбинированной фазовой и частотной манипуляциями на промежуточной частоте, устраняя фазовую и частотную манипуляции и трансформируя его сплошной спектр в три дискретные составляющие на частотах 2ω₁, 2ω₂ и 2ω₃, осуществляют фильтрацию указанных дискретных составляющих и слежение за ними, делят фазу дискретных составляющих на два, выделяют гармонические напряжения на символьных частотах ω₁, ω₂ и ω₃, которые выбирают следующим образом: ω₁=ω₃-1/4τ_э - частота сигнала, соответствующая символу «+1» ω₂=ω₃+1/4τ₃ - частота сигнала, соответствующая символу «-1» ω₃=ω_пр=Ω=(ω₁+ω₂)/2 - средняя «мнимая» частота сигнала, где τ_э - длительность элементарных посылок, ω_пр - промежуточная частота, осуществляют фазовую демодуляцию принимаемого сигнала с комбинированной фазовой и частотной манипуляциями на промежуточной частоте с использованием гармонических напряжений на первой ω₁ и второй ω₂ символьных частотах соответственно, выделяют низкочастотные напряжения на частотах ω₃-ω₁ и ω₂-ω₃ соответственно, суммируют их, осуществляют фазовую демодуляцию суммарного низкочастотного напряжения с использованием гармонического напряжения на третьей символьной частоте ω₃, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное первому модулирующему коду M₁(t), используемому для фазовой манипуляции, и регистрируют его, осуществляют частотную демодуляцию принимаемого сигнала с комбинированной фазовой и частотной манипуляциями на промежуточной частоте с использованием гармонических напряжений на первой ω₁ и второй ω₂ символьных частотах, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное второму модулирующему коду М₂(t), используемому для частотной манипуляции, и регистрируют его, сравнивают по фазе гармоническое напряжение третьей символьной частотой ω₃ с опорным напряжением на частоте Ω, если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то формируют управляющее напряжение, амплитуда и полярность которого зависят от степени и направления отклонения третьей символьной частоты ω₃ от частоты Ω опорного напряжения, воздействуют им на частоту ω_г гетеродина так, чтобы сохранялась симметричность частоты Ω опорного напряжения относительно символьных частот ω₁ и ω₂.

Данный способ может быть реализован в ограниченном диапазоне пеленгуемых ИРИ.

Известно изобретение (см. 3. патент РФ на изобретение №2673451, МПК G01S 3/06, опубл. 27.11.2018) для определения пеленга на ИРИ сканирующей диаграммой направленности.

Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Повышение точности измерения направления на ИРИ при амплитудном методе пеленгации в данном способе достигается тем, что в процессе пеленгования, путем смещения диаграммы направленности амплитудного пеленгатора, например, вправо и влево относительно источника радиоизлучения, определяют одинаковые границы сектора, в пределах которого уровень принимаемого сигнала на обеих границах принимает равные значения и снижается не менее чем на 3 дБ от максимального значения на диаграмме направленности сканирующей антенны, находящейся поочередно в крайнем левом и крайнем правом положении относительно источника радиоизлучения, а затем полученный сектор делят пополам. Направлением на источник радиоизлучения является пеленг, образованный углом между направлением на начало отсчета, например на север, и линией, проходящей через центр антенны и точку, делящую полученный сектор сканирования пополам.

Как известно, способ амплитудной пеленгации по максимуму диаграммы направленности антенны (ДНА), в современной трактовке, значительно уступает по точности фазовому способу. Ошибки определения истинного направления на источник излучения обусловлены относительно низкой точностью измерения пеленга, так как крутизна пеленгационной характеристики вблизи направления на цель (пеленгационная чувствительность) при использовании данного метода мала (верхняя часть диаграммы направленности антенны весьма плоская), что приводит к ошибке определения истинного направления на источник излучения и, как следствие, повышению ошибки определения местоположения источника.

При этом, в зависимости от длины волны пеленгуемого источника радиоизлучения с использованием одной и той же антенны, количество ложных пеленгов, например, с ростом длины волны, будет только расти, так как будет увеличиваться ширина диаграммы направленности самой антенны.

Для того чтобы, увеличить точность систем, оснащенных амплитудными пеленгаторами, уменьшить ошибку определения местоположения ИРИ в широком диапазоне длин волн с использованием одной и той же антенны, в прототипе используется следующий способ при реализации которого достаточно использовать практически любую антенну, что также является достоинством.

Для компенсации неидеальной формы диаграммы направленности антенны выбранная антенна и ее диаграмма направленности должны быть откалиброваны с использованием тестового источника излучения относительно механической системы поворота антенны с датчиком угла поворота. Калибровка производится при минимально-применимой для выбранной антенны частоте, при которой ширина диаграммы направленности максимальна. При механическом сканировании лучом диаграммы направленности, относительно тестового источника, например, вправо-влево, в зависимости от прецизионных возможностей системы поворота антенны с датчиком угла поворота, формируют таблицу зависимости уровня тестового сигнала, от соответствующего ему угла поворота.

По полученным отсчетам выбирается сектор с равной величиной спадов в левую и правую стороны сканируемого угла относительно максимума и определяется ширина полученного сектора. Затем полученный угол делится пополам и данный отсчет выбирается в качестве оси для данной диаграммы направленности и совмещается с нулем системы поворота антенны с датчиком угла поворота.

Таким образом, возможно, получить широкодиапазонный амплитудный пеленгатор. Необходимо учесть, что максимальная ошибка определения направления прихода радиоволн с помощью такого способа будет зависеть только от прецизионных возможностей системы поворота антенны с датчиком угла поворота.

Данный способ наряду с простотой его реализации обеспечивает существенное повышение точности определения направления прихода радиоволн амплитудными пеленгаторами, и, как следствие, позволяет значительно уменьшить ошибку определения местоположения источника радиоизлучения.

Тем не менее, несмотря на повышение точности амплитудного метода пеленгации данным изобретением, его предельная точность будет уступать точности интерферометрического способа пеленгации с использованием интерферометра с большой базой.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности пеленгации.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом способе амплитудно-фазовой пеленгации системой с вращающимися антеннами, заключающемся в сканировании диаграммой направленности выбранной антенной в направлении источника радиоизлучения, определении максимального значения сигнала по максимуму ДНА выбранной антенны, определении одинаковых границ сектора ψ_i сканирования, в пределах которого уровень принимаемого сигнала на обеих границах принимает равные значения и снижается не менее чем на 3 дБ от максимального значения, делении полученного сектора пополам, причем направлением на источник радиоизлучения считается пеленг, образованный между направлением, принятым за начало отсчета, и линией, делящей полученный сектор сканирования пополам, согласно изобретению сектор сканирования симметрично уменьшают до ширины зоны Ө однозначной интерферометрической пеленгации с помощью интерферометра, образованного выбранной антенной и следующей, по направлению вращения антенной, фиксируют угол поворота оси диаграммы направленности интерферометра, образованного этими антеннами, при котором пеленг равен нулю в пределах сектора однозначности, и который соответствует точному направлению на ИРИ, при этом для расчета ширины сектора однозначности интерферометра предварительно измеряют частоту ƒ принимаемого сигнала ИРИ и рассчитывают ширину сектора Ө однозначности интерферометра по формуле Ө = ±c/2dƒ, где с-скорость распространения радиоволн, d - расстояние между фазовыми центрами смежных по направлению вращения антенн.

Достижение технического результата введением указанных выше отличий предлагаемого способа достигается путем последовательного использования как амплитудного, так и интерферометрического способов пеленгации при сохранения точности в широком диапазоне частот, поскольку, при получении предлагаемым способом пеленга на ИРИ в пределах сектора однозначности интерферометра, база интерферометра будет перпендикулярна направлению на ИРИ, а это положение инвариантно к частоте, при этом для расчета ширины сектора однозначности интерферометра предварительно измеряют частоту ƒ принимаемого сигнала ИРИ и рассчитывают ширину сектора Ө однозначности интерферометра по формуле Ө = ±c/2dƒ.

Предлагаемый способ амплитудно-фазовой пеленгации вращающимися антеннами поясняется чертежами, приведенными на:

фиг. 1 изображена геометрическая трактовка задачи при числе антенн n=5;

фиг. 2 изображена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа;

фиг. 3 приведен алгоритм работы вычислительного устройства реализации предлагаемого способа.

фиг. 4 - приведен алгоритм работы системы при реализации предлагаемого способа.

Достижение технического результата приведенными отличиями можно пояснить с использованием геометрических построений, представленных на фиг. 1, где изображены:

вертолет с n=5 лопастями и антенная система, состоящая из n=5 антенн пеленгатора 2.1.-2.5, установленных на лопастях вертолета, причем азимут на ИРИ отсчитывается относительно строительной оси вертолета в направлении по часовой стрелке;

d - база интерферометра, равная расстоянию между фазовыми центрами смежных по направлению вращения антенн (например, антенн 2.1 и 2.5);

N - направление начала отсчета углов α_i, γ_i, поворота и пеленга Ө на ИРИ соответственно каждой из антенн 2.1-2.5 и каждого из интерферометров, при этом отсчеты выполняются по часовой стрелке.

ИРИ - источник радиоизлучения.

Предлагаемый способ определения пеленга на ИРИ реализуется следующим образом. Пусть имеется n=5 (по меньшей мере, две) слабонаправленные антенны 2.1-2.5, отстоящие одна от другой на расстояние d, при этом каждая пара смежных антенн образует интерферометр с большой базой, равной d/λ, где λ - длинна волны пеленгуемого сигнала. Все n антенн вращаются равномерно, например, по часовой стрелке. Угол поворота α_i оси диаграммы направленности каждой из n антенны отсчитывается по шкале углов в диапазоне от 0 до 2π от выбранного исходного N (нулевого) направления (например, от строительной оси вертолета 1). Угол поворота оси γ_i диаграммы направленности каждого интерферометра, образованного парой антенн n и n-1, будет также отсчитывается по шкале углов в диапазоне от 0 до 2π от выбранного исходного (нулевого) направления. При этом ось соответствующего интерферометра, образованного, например, парой антенн - первой антенной и n-ой антенной, будет повернута на угол γ₁ = α₁ - π/n, где n - количество антенн в системе, α₁ - угол поворота оси диаграммы направленности первой антенны.

Пусть ось диаграммы направленности антенны 2.1 поворачивается в направлении источника радиоизлучения (ИРИ), расположенного под углом β (фиг. 1) в выбранной системе измерений. По мере приближения оси диаграммы направленности антенны 2.1 к направлению на ИРИ амплитуда сигнала на выходе антенны будет увеличиваться, достигнет максимума при точном направлении на ИРИ и при дальнейшем вращении антенн будет уменьшаться. Грубая оценка направления β на ИРИ осуществляется, как и в прототипе, путем выделения сектора углов шириной ψ_i на шкале углов α_i поворота антенн, на краях которого напряжение сигнала на выходе антенны 2.1 уменьшится на 3 дб. Затем рассчитывается середина этого сектора α₁, она приближенно соответствует направлению β на ИРИ в данном измерении, т.е. α₁ ≈ β.

Рассмотрим взаимодействие антенны 2.1 со следующей по направлению вращения антенной 2.5. Эти антенны, как и любая пара других смежных антенн, образуют интерферометр с большой базой, имеющий симметричную многолепестковую диаграмму направленности. При использовании в интерферометре квадратурного фазового детектора, направление оси γ₀ (нулевого направления) данного интерферометра, перпендикулярно базе и проходит через середину базы. Поэтому, при дальнейшем вращении антенн, направление оси γ данного интерферометра постепенно приближается к направлению β на ИРИ и выходной сигнал данного интерферометра, образованного антеннами 2.1 и 2.5, будет многократно проходить через нулевой уровень. Точному пеленгу интерферометра γ₁ = β на ИРИ будет соответствовать тот нулевой уровень выходного сигнала интерферометра, который образуется при вхождении оси γ₁ этого интерферометра в пределы диапазона однозначности Ө интерферометра, равного α₁ ±λ/2d = α₁ ± c/2ƒd. Середина α¹ этого сектора была определена ранее при проходе диаграммой направленности антенной 2.1 направления на ИРИ. Таким образом, по мере дальнейшего поворота антенн в пределах выделенного сектора ширины Ө и приближения оси рассматриваемого интерферометра к направлению на ИРИ, выходной сигнал интерферометра будет изменяться (увеличиваться или уменьшаться) пока не достигнет нулевого уровня при положении оси диаграммы направленности интерферометра γ₁ = β₁ ≈ β. Это угловое положение γ₁ фиксируется и будет соответствовать точному направлением β на ИРИ, измеренному интерферометром в данном цикле измерений (при этом угол α₁, на котором будет находиться антенна 2.1 при фиксации точного пеленга интерферометром, будет равен α₁ = γ₁ + π/n).

При дальнейшем вращении антенной системы процессы измерений будут повторяться, т.е. антенна 2.5 (см. фиг. 1) будет использована при получении грубой оценки α₅ ≈ β направления на ИРИ, и при дальнейшем повороте антенны 2.5 точное измерение направления на ИРИ в данном цикле будет выполнено интерферометром, образованным антеннами 2.5 и 2.4, который даст точный результат следующего измерения γ₅ = β₅ = β и т.д.

В результате при одном полном обороте антенн в описываемой системе будет получено n статистически независимых результатов измерений γ₁ = β₁, γ₂ = β₂, …, γ₅ = β₅ направлений на ИРИ, выполненных интерферометром с большой базой.

Таким образом, сочетание амплитудного и интерферометрического способов пеленгации вращающимися слабонаправленными антеннами позволяет однозначно и с высокой точностью определять направление на ИРИ, при этом точность измерения не зависит от частоты принимаемого сигнала, поскольку измерение направления производится по оси диаграммы направленности интерферометра в момент направления оси на ИРИ, т.е. при одновременном приходе плоской радиоволны от ИРИ на обе антенны 2.1 и 2.5.

На фиг. 2 приведен пример структурной схемы системы для реализации предлагаемого способа с использованием n=3 антенн, на которой показано:

2.1-2.3 - антенны с первой по третью;

3 - измеритель частоты;

4-6 - приемники;

7 - датчик угла поворота антенн;

8-10 - обнаружители;

11 - запоминающее устройство;

12, 13, 14 - квадратурные фазовые детекторы;

15 - вычислительное устройство;

16 - формирователь углового строба;

17 - фиксатор нулевого уровня.

При этом выходы антенны 2.1, антенны 2.2 и антенны 2.3 соединены с входами соответствующего приемника 4, приемника 5, приемника 6, первые высокочастотные выходы которых соединены с соответствующими первым и вторым входами квадратурных фазовых детекторов 12, 13, 14 и от первого до третьего высокочастотными входами измерителя 3 частоты, а вторые детекторные выходы приемников 4, 5, 6 подключены к входам соответствующих обнаружителей 8, 9, 10, и от второго до четвертого входам запоминающего устройства 11, другие входы которого связаны с выходами обнаружителей 8, 9, 10 и входами четыре, пять и шесть измерителя 3 частоты, первый вход запоминающего устройства 11 соединен с выходом датчика 7 угла поворота, а выход запоминающего устройства 11 подключен к первому входу вычислительного устройства 15, первым и вторым выходами подключенного соответственно к четвертому и пятому входам формирователя 16 углового строба, первый, второй и третий входы которого подключены к выходам соответствующих квадратурных фазовых детекторов 12, 13, 14, шестой вход совместно со вторым входом фиксатора 17 нулевого уровня подключены к выходу датчика 7 угла, выход которого подключен к первому входу фиксатора 17 нулевого уровня, выход которого является выходом системы, дающей результаты последовательных измерений пеленга β_i на ИРИ.

Предлагаемый способ осуществляется в приведенном устройстве следующим образом. Пусть слабонаправленные антенны 2.1, 2.2, 2.3 расположены на лопастях вертолета 1 таким образом, что ось диаграммы направленности каждой антенны направлена вдоль оси лопасти вертолета 1. При полете вертолета 1 лопасти с антеннами 2.1, 2.2, 2.3 будут вращаться и при этом пусть ось диаграммы направленности антенны 2.1 приближается к направлению на ИРИ. Тогда сигнал ИРИ частоты ƒ принимается антенной 2.1, усиливается в приемнике 4, детектируется и по второму детекторному выходу приемника 4 поступает на обнаружитель 8. При обнаружении сигнала, единица с выхода обнаружителя 8 подается на шестой вход измерителя частоты 3, давая разрешение на измерение частоты ƒ сигнала, принимаемого антенной 2.1 и поступающего по первому высокочастотному входу измерителя 3 частоты, второй и третий входы которого подключены к первому высокочастотному выходу соответствующих приемников 5-6. Сигнал единицы от обнаружителя 8 поступает также на вход запоминающего устройства (ЗУ) 11, и инициирует начало записи в ЗУ 11 напряжения U₁ со второго детекторного выхода приемника 4 на второй вход ЗУ 11 и соответствующего значения угла α₁, поворота антенн, приходящего по первому входу ЗУ 11. При этом записываться в ЗУ 11 будут только сигналы с выхода того приемника, на выходе обнаружителя которого имеется единица. Запись этих данных осуществляется в ЗУ 11 в функции угла α₁, поворота антенн, который снимается с выхода датчика 7 угла поворота антенн и поступает на первый вход ЗУ 11. При дальнейшем вращении антенн в ЗУ 11 будет записан закон изменения выходного напряжения U₁ приемника 4 в функции угла α₁ поворота антенны 2.1. После появления нуля на выходе обнаружителя 8 запись данных в ЗУ И прекращается. Записанные данные с выхода ЗУ 11 поступают на первый вход вычислительного устройства 15, в котором последовательно определяются величина максимального напряжения U_m на выходе приемника 4, определяются нижняя α_1н и верхняя α_1в границы сектора, на которых выходное напряжение U₁ приемника 4 равно 0,7 U_m. После чего в вычислительном устройстве 15 рассчитывается центр сектора α₁ = (α_1н + α_1в)/2. Затем, с учетом измеренной частоты ƒ принятого сигнала, рассчитывается ширина Ө сектора диапазона углов однозначного определения пеленга интерферометром по формуле Ө = ±c/2ƒd, где с - скорость распространения радиоволн, d - база интерферометра, введенные в вычислительное устройство 15 заранее. После чего, в вычислительном устройстве 15 рассчитываются верхняя γ_в и нижняя γ_н границы сектора однозначного определения пеленга интерферометром по шкале измерений интерферометра, где γ_н = α₁ - c/2ƒd и γ_в = α₁ + c/2ƒd и по первому и второму выходам вычислительного устройства 15 подаются соответственно на четвертый и пятый входы формирователя 16 углового строба. Таким образом, по четвертому входу формирователя 16 углового строба поступают данные нижней γ_н, а по пятому входу конца верхней γ_в границ сектора углов γ_i поворота антенн, в пределах которого интерферометр дает однозначное определение пеленга на ИРИ. На фиг. 3 приведен алгоритм работы вычислительного устройства 15.

Формирователь 16 углового строба будет пропускать сигналы, приходящие по третьему входу, только в течение интервала времени изменения угла γ_i, приходящего по шестому входу, в пределах от γ_н до γ_в, т.е. в пределах диапазона однозначного измерения пеленга интерферометром. Поэтому из выходных сигналов первого квадратурного фазового детектора 12, приходящих на третий вход формирователя 16 углового строба, на выход формирователя 16 углового строба пройдут сигналы только в интервале времени изменения угла γ_i, поступающего по шестому входу, в пределах от γ_н до γ_в, т.е. в пределах диапазона однозначного измерения пеленга интерферометром. В этом диапазоне изменения угла γ_i выходное напряжение квадратурного фазового детектора 12 будет изменяться от максимального до минимального (или наоборот), проходя через нулевой уровень в момент направления оси диаграммы направленности интерферометра на ИРИ. Соответственно, в момент времени, когда на выходе формирователя 16 углового строба появится нулевой уровень сигнала и этот уровень будет зафиксирован фиксатором 17 нулевого уровня, произойдет считывание значения угла γ₁ поворота интерферометра, приходящего по второму входу фиксатора 17 нулевого уровня. Этот угол γ₁ будет однозначно соответствовать направлению γ₁ = β₁ оси диаграммы направленности интерферометра на источник ИРИ в данном измерении. Значение угла γ₁ = β₁ не зависит от частоты ƒ и амплитуды принимаемого сигнала и может подаваться далее для статистической обработки или непосредственно на регистрацию. Последовательность выполняемых в системе операций иллюстрируется фиг. 4, где приведен алгоритм работы системы.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.

Антенны 2.1, 2.2, 2.3 - слабо направленные, могут быть выбраны различных типов, в зависимости от диапазона частот и тактико-технических требований к пеленгатору, например, описанных в (см. 4. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ. Ч 1. - М. «Связь», 1977, с. 188, рисунок 13.40).

Измеритель 3 частоты - может быть реализован по схеме электронно-счетного частотомера по типу описанной в (см. 5. В.П. Бобровский, В.И. Костенко, В.М. Михаленко и др. Справочник по схемотехнике для любителя. Под ред. В.П. Боровского. - К: Тэхника, 1989 с. 388, рисунок 18.6).

Приемники 4-6 могут быть построены по стандартной схеме радиосвязных или радиолокационных приемников по типу описанной в (см. 6. М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор и др. Справочник по учебному проектированию приемо-усилительных устройств. К., «Выща школа», 1988. с. 405, рисунок 14.4).

Датчик 7 угла поворота антенн может быть выполнен как в (см. 7. Патент на полезную модель РФ №188545 МПК G01B 7/30 Опубликовано: 16.04.2019. Бюл. №11).

Обнаружители 8-10 могут быть выполнены как в (см. 8. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю. М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975).

Фазовые детекторы 12-14 могут быть реализованы в виде балансных фазовых детекторов, квадратурного типа, описанных в (см. 9. М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор и др. Справочник по учебному проектированию приемо-усилительных устройств. К., «Выща школа», 1988 с. 252, рисунок 9.31в).

Вычислительное устройство 15, формирователь 16 углового строба, запоминающее устройство 11 могут быть выполнены на программируемых логических интегральных схемах, например как в (см. 10. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. - М.: ДО-ДЭКА, 2000. 128 с.).

Фиксатор 17 нулевого уровня может быть выполнен на операционных усилителях (см. 11. М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор и др. Справочник по учебному проектированию приемоусилительных устройств. К., «Выща школа», 1988).

Claims (1)

1. Способ амплитудно-фазовой пеленгации системой с вращающимися антеннами, заключающийся в сканировании выбранной антенны в направлении источника радиоизлучения, определении максимального значения сигнала, определении одинаковых границ сектора сканирования, в пределах которого уровень принимаемого сигнала на обеих границах принимает равные значения и снижается не менее чем на 3 дБ от максимального значения на диаграмме направленности сканирующей антенны, делении полученного сектора пополам, причем направлением на источник радиоизлучения считается угол α_i, образованный между направлением, принятым за начало отсчета, и линией, проходящей через центр антенны и точку, делящую полученный сектор сканирования пополам, отличающийся тем, что этот сектор симметрично уменьшают до ширины Θ зоны однозначной пеленгации интерферометра, образованного рассматриваемой антенной и следующей по направлению вращения антенной, фиксируют угол поворота оси диаграммы направленности интерферометра, образованного этими антеннами, при котором пеленг равен нулю в пределах сектора однозначности, этот угол соответствует точному направлению на ИРИ, при этом для расчета ширины сектора однозначности интерферометра предварительно измеряют частоту ƒ принимаемого сигнала ИРИ и рассчитывают ширину сектора Θ однозначности интерферометра по формуле Θ = ±c/2dƒ, где с - скорость распространения радиоволн, d - расстояние между фазовыми центрами смежных по направлению вращения антенн.

Images