SE410057B - Metanordning for bestemning av beringsvinkeln for en mottagen elektromagnetisk stralning relativt en referenslinje - Google Patents

Description

...in-mars u. - 7705878-2 vid en vanlig form på antennloberna direkt proportíonell mot differensen mellan de båda signalerna. I proportionalitetskonstanten mellan den uppmätta signal- .:-.-.\ i_~ atu-l-asn-vvl .w ~ differensen och den sökta vinkeln ingår dock en storhet, som anger de båda antenn- lobernas lobbredd. Denna lobbredd måste därför antingen vara konstant för aktuella .:~::.-...~;=..~.-... w signalparametrar (frekvens, poiarisation) eller också måste lobformen vara defi- v .w nierbar utgående från mätning av signalparametrar (frekvens, polarisation). Vid bredbandiga system visar det sig emellertid att iobbredden vid vissa antenntyper a varierar med frekvensen, vilket innebär att förhållandet mellan uppmätt signal' .un-is . .m 1.... w' e. :mha- ~ differens och den sökta vinkeln blir frekvensberoende. För att kunna göra en korrekt vinkelbestämning vid alla frekvenser måste man då eliminera detta frekvens- beroende, vilket skulle kunna ske genom att varje gång mäta-upp den mottagna strål- ningens frekvens och korrigera för den kända lobformen. Detta förfarande är emel- lertid besvärligt och kostsamt. Ändamålet med uppfinningen är att vid en mätanordning av beskrivet slag på en-' kelt sätt eliminera ovannämnda frekvensberoende och möjliggöra korrekt vínkelbe- 1..«.....l-l..l,ll.. stämning inom ett stort frekvensområde.

Enligt uppfinningen uppnås detta därigenom att antennen har en tredje känslig- i hetslob vars lobmaxfimum i huvudsak sanmanfaller med riktningen till skärningspunkten mellan de båda andra antennloberna och som har i huvudsak samma form och varierar på :s-n- n. i huvudsak samma form och varierar på i huvudsak samma sätt med den mottagna strål- ningens frekvens som de båda andra loberna, vilken tredje antennlob likaledes är till- ordnad en mottagarkanal för att avge en signal representerande den mottagna signal- styrkan i denna lob, varvid utvärderingsenheten består av enkla sumatorer och en divideringsanordning för att bestämma den sökta vinkeln med ledning av de tre från mottagarkanalerna erhållna_signaierna enligt~ett samband, som endast innehåller en kvot mellan en första summa av från mottagarkanalerna avledda signalkomponenter och en andra summa av från mottagarkanaierna avledda signalkomponenter samt den kän- da snedställningsvinkeln för ytterloberna. ' Den grundläggande principen bakom uppfinningen är att den extra loben ger en ytterligare information utan att antalet okända parametrar ökar, eftersom den ytter- ligare loben har samma form och frekvensberoende som de andra loberna, varigenom man kan eliminera den okända lobbredden genom substitution och ställa upp ett samband mel- lan den sökta vinkeln och de uppmätta signalerna, som ej innehåller iobbredden.

Ett mycket enkelt samband och därigenom en enkel signalbehandling i mottagaren erhålles om signalerna i samtliga mottagarkanaier kvadreras och logaritmeras innan de tillföras utvärderíngsenheten för bestämning av vinkeln. Man kan i detta fall matematiskt bevisa att korrekt vinkelbestämning erhålles om den sökta vinkeln be- räknas enligt sambandet x . w-r-f-p-.n-.m-w-:w . 7705878-2 där 8 är vinkeln mellan infallande strålning och on referenslinje som sammanfaller med riktningen till skärningspunkten mellan de båda ytterloberna, D och D l 2 DO är den kvadrerade och logaritmerade signalen i den tredje mittloben och 61 är halva vinkeln mellan de båda ytterlobernas lobmaxímum. är den kvadrerade och logaritmcrade signalen.i de båda ytterloberna, Den enda extra utrustning som behövs i en sådan mottagare utöver den utrust- ning, som redan finns i den beskrivna kända anläggningen, blir då förutom den extra mottagarkanalen ett antal summerings-(subtraktions~)kretsar och en divideringsan- ordning.

Den föreslagna metoden bygger som nämnts på att den extra antennloben har samma form och frekvensberoende som de båda övriga loberna. Ett enkelt sätt att säker- ställa detta är att använda en reflektorantenn med en gemensam reflektor och tre matare för att bilda de tre antennloberna.

Uppfinningen åskådliggöres å bifogade ritningar, där: fig_l visar ett schema- tiskt antenndiagram för en tidigare föreslagen anordning för bestämning av vinkel- läget hos en strålningskälla enligt principerna för logmonopuls, flg_å visar mot- svarande antenndiagram för en mätanordning enligt uppfinningen, íig_â visar ett blockschema för en utföringsform av mottagaren i en anordning enligt uppfinningen och jj¿Lf5Q_¿¶jLfib) visar schematiskt två utföringsformer av en antenn, som är an- vändbar i en mätanordnlng enligt uppfinningen. K I fig I är två fasta antennlober betecknade med I och 2 medan X-är en gemen- sam punkt, från vilken antennloberna utgår. Antennloberna är snedställda i en liten vinkel relativt varandra och skär varandra i punkten P. Antennlobernas skelvinkel, dvs den vinkel respektive lobs maximum bildar med en referenslinje L som samman- faller med förbindningslinjen mellan X och skärningspunkten P, är betecknad med Gl.

Elektromagnetisk strålning N från en strålkälla K, t ex en fientlig radarstation, faller in mot antennen i en infallsvinkel 9 relativt linjen L. Vinkeln 8 är okänd och bestämmas med ledning av styrkan hos de mottagna signalerna i de båda loberna.

Vinkelbestämningen kan exempelvis ske på följande sätt enligt principerna för s k logmonopuls. ' Den effektiva antennarean S1 resp S2 i de båda loberna är given genom följande samband: 9-9 _ _ I 2 S1 = so e üln2( 90 ) (1) 9+6 _ 1 2 S2 = S e üln2( 6 ) 0 o där So är en konstant och 90 är antennlobernas I och 2 lobbredd. . ggn, 7705878-2 Den mottagna sígnaleffekten I varje lob är proportionell mot respektive effek- tiva antennarea och den detekterade spänningen blir proportionell mot kvadratroten ur arean. Om man kvadrerar den detekterade spänningen erhålles således en signal- Spännlng som är given genom sambandet: -uin2(e_e')2 V1 = Rusï = Rusoe eo (2) e+e _ 1 2 'v = RNs s fans e hmflfï) 2 2 o o där R är det motstånd över vilket spänningen uppträder och N är styrkan hos infallande elektromagnetískistrålning i W/m2.

Genom att utsätta denna signalspänning för en logaritmisk förstärkning erhålles slutligen följande signalvärden i de båda kanalerna: e2+e Zfzeeï D- = -äln2 + lnA 1 e 2 ° (3) e2+e 2+2ee1 D = -lnnz + lnAa z a e 2 -o där A är en konstant, bl a innehållande R och N.

Genom att subtrahera de båda ekvationerna i ovanstående samband erhålles Slutligen: I l6ln291 D..~D =--- l 2 6 2 0 e g i - n) Enligt ekvationen (ll) kan den sökta vinkeln 8 bestämmas ur de kvadrerade och logaritmerade signalvärdena DI och D om man känner lobbredden Go.

Fig 2 visar genom ett antenndiašram principen för mätanordningen enligt upp- finningen. Antenndiagrammet i fig 2 överensstämmer med diagrammet enligt fig I bortsett från att det finns ytterligare en lob betecknad 0. Den ytterligare loben 0 antages ha samma form och samma frekvensberoende som de båda tidigare nämnda loberna l och 2 samt har sitt lobmaximum i riktningen för skärningspunkten P mellan de båda andra loberna. En elektromagnetisk strålning från källan K kommer att ge upphov till en signal i den extra mittloben 0, som efter kvadrering och logaritmering i analogi med det föregående kan skrivas: loo= -lnnzßg-Jz + inA i (s) _ 0 7705878-2 Genom att sätta samman ekvationerna i sambandet (3) med ekvationen (5) kan de obekanta parametrarna A och 60 elimineras, varvid man får följande samband mellan den sökta vinkeln 8 och mätsignalerna Do, D] och D2 @=5_-_D_2___. .il (5) 2D -D -D 2 o l 2 ~ Enligt ekvation (6) kan man således bestämma 6 enbart med hjälp av mätsigna- lerna DO, D] och D2 men utan att känna lobbredden 60.

Fig 3 visar ett förenklat blockschema för en mätanordning, som utför vinkel~ bestämning enligt den ovan angivna nya principen enligt uppfinningen. De tre i det föregående omnämnda antennloberna är i fig 3 representerade av tre separata antenner A1, A0 och A2 vilkas signaler leds till kvadratiska detektorer BI, Bo resp B Efter kvadrering och detektering i BI, BO och B2 leds signalerna till 2. logaritmiska förstärkare Cl, C resp C2, vilkas utsígnaler bildar de i det före- gående omnämnda signalerna D1,OD0 och D2. Dessa signaler behandlas enligt upp- finningen på följande sätt, De båda signalerna D] och D2, som härrör från ytterantennerna A1 och A2, leds till en första subtraktionskrets E] som alstrar skillnadssignalen DI-D2. Denna leds till en första ingång på en dividerande anordning F. Signalen Do från mittantennen A0 leds till en andra subtraktionskrets Ez som dessutom tar emot signalen 01 från den första antennen A1 och alstrar skillnadssignalen Do-DI. Denna signal leds till en första-ingång på en summationskrets Ek. Signalen DO från mittantennen An leds också till en tredje subtraktionskrets E3 som dessutom tar emot signalen D2 från den andra ytterantennen A2 och alstrar skillnadssignalen D0~D2 som leds till en andra ingång på summationskretsen Eu. Summationskretsen Eb alstrar således signalen 2D0~D1 från den dividerande anordningen F erhålles således en storhet som är lika med -D2, vilken leds till en andra ingång på den dividerande anordningen F. Ut förhållandet (Dl~D2)/(2D0"D]-D2). Den sökta vinkeln G erhålles sedan genom att multiplicera denna storhet med halva den kända vinkeln 61¿ Fig Ä visar schematiskt två antenner, som är lämpliga i en mätanordning enligt uppfinningen. Den i fig ha) visade antennen består av en gemensam reflekterande yta RE samt tre skilda matare M0, M1 och M2 belägna i den reflekterande ytans fokalplan.

Enligt fig bb) består antennen av en linsantenn Ll och tre separata matare M0, M1 och M2.

Claims (3)

, 7705878-2 _ __.._......_..____-»~- patêfltkfaV. r W' "W" "*'

1. l. Mätanordning för bestämning av bäringsvinkeln (6) för en mottagen elektromagne- tisk strålning relativt en referenslinje (L) i mottagaren innefattande en mottagar- antenn med två relativt varandra i en liten vinkel (91) snedställda och varandra överlappande i huvudsak lika känslighetslober (l,2) och en mottagarkanal (B],C]; 82,02) tillordnad varje sådan antennlob för att avge en signal representerande den mottagna elektromagnetiska strålningen i varje lob, varjämte finns en utvärde- ringsenhet för att med ledning av de mottagna signalerna i varje lob bestämma den sökta vinkeln enligt ett känt samband, k ä n n e t e c k n a d av att antennen har en tredje känslighetslob (0) vars lobmaximum i huvudsak sammanfaller med riktningen till skärningspunkten (P) mellan de båda andra antennloberna (l,2) och som har i huvudsak samma form och varierar på i huvudsak samma sätt med den mottagna strål- ningens frekvens som de båda andra loberna (l,2), vilken tredje antennlob (0) lika- ledes är tillordnad en mottagarkanal (Bo,Co) för att avge en signal representeran- de den mottagna signalstyrkan i denna lob, varvid utvärderingsenheten består av enkla summatorer (El-Ek) och en divideringsanordning (F) för att bestämma den sökta vinkeln (6) med ledning av de tre från mottagarkanalerna erhållna signalerna enligt ett samband, som endast innehåller en kvot mellan en första summa av från mottagar- kanalerna avledda signalkomponenter och en andra summa av från mottagarkanalerna avledda signalkomponenter samt den kända snedställningsvínkeln (91) för ytterlober- na (1,2). “ '

2. Mätanordning enligt patentkravet l, i vilken mottagarkanlerna är så utförda att de från varje antennlob_härrörande mottagna Signalerna kvadreras och logarit- meras innan de leds till utvärderingsenheten, k ä n n e t e c k n a d av att ut- värderingsenheten är utförd att bestämna den sökta vlnkeln_9 enligt sambandet Dima . 91 ^2D0-D1-D2 2 G där 6 är infallsvinkeln för inkommande strålning relativt en referenslinje som sammanfaller med riktningen till skärningspunkten mellan de båda ytterloberna, DI.och D2 är den kvadrerade och logaritmerade signalen i de båda ytterloberna, Do är den kvadrerade och logaritmerade signalen i den extra tredje mittloben och B] är halva vinkeln mellan de båda ytterlobernas maxlinjer._

3. Mätanordning enligt något av patentkraven l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att antennen är en reflektorantenn eller linsantenn med en gemensam reflektor resp,.lins och tre matare. , ANFÖRDA PUBLIKATIONER: US 3 329 956 (343-119), 3 836 929 (343-113), 3 971 D27 (343~113)