Пеленгатор
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I
К ПАТЕНТУ
Г) Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5021719/09 (22) 26.12.91
{46) 151193 Бюл. Na 41 — 42 (76} Дикарев Виктор Иванович; Койнаш Борис Васильевич. Шипим Иван Тимофеевич (54) ПЕЛЕНГАТОР (57) Использование: для точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с фазовой манипуляцией. Сущность изобретения: пеленгатор содержит две антенны 12, два приемника 3,4, два фазовращателя на 90 5,6, амплитудный детектор (В) RU (11) 2003131 С1 (51) 5 G 01 S +3 10
7, две дифференцирующие цепи 8,18. два перемножителя 9,10. два фильтра нижних частот 11,12, два квадратора 13,14, сумматор 15. блок 16 извлечения квадратного корня, два однопопосных вентиля 1719, генератор 20 счетных импульсов элемен
И 21, счетчик — делитель 22, индикатор 23, что позволяет повысить точность и устранить неолнозначность пеленгации. 3 ил. 1-3--6-9, 3-10 — 12-14 — 15 — 16 — 17 — 18-19-22-23, 2 — 4-5-9-11 — 13 — 15, 4 — 10, 6 — 9. 4-7-8- 22, 17-21 — 22, 20-21. 3 ип.
2003131
Предлагаемый пеленгатор относится к радиотехнике и может быть использован для точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн).
Известные пеленгаторы основаны; — на использовании трех приемных каналов, два из которых снабжены направленными антеннами, а третий ненаправленной антенной (авт, свид, Мг
558.584, G 01 S 3/40, 1973); — на использовании антенны, имеющей кардиоидную или восьмеричную диаграмму направленности (авт. свид. N. 164.326, G 01
S3/10,,1958); — на использовании двух приемных каналов с ненаправленными антеннами — прототип; — на подавлении ложных сигналов (помех), принимаемых на зеркальной и комбинационных частотах (авт. саид, N 1.602.203, G 01 S 3/46, 1988); — на использовании зеркального и комбинационных каналов (авт. свид. N
1.591,665, 6 01 S 3/46, 1989); — на использовании суммарно-разностных каналов (авт. свид, К 568.028, G 01 S
3/20, 1974). — на. использовании осциллографического индикатора (авт. свид, N 375,,579,,6 01
R 25/00, 1971).
Иэ известных пеленгаторов наиболее близким к и редлагаемому является фазовый пеленгатор, который выбран в качестве прототипа. Указанное устройство реализует фазовый способ пеленгации, при котором разность фаз А р между двумя сигналами, принимаемыми разнесенными антеннами, определяется выражением
Л р =2л cosy, d где d — расстояние между антеннами (измерительная база);
Л вЂ” длина волны;
y — угол прихода радиоволны.
Однако фазовому способу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла. Действительно, согласно вышеприведенной формуле фаэовая система тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы
d/Л . Однако с ростом d/ Л уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаэ Ар превосходит значение 2л, т.е. наступает неоднозначность отсчета.
Исключить неоднозначность фазового способа пеленгации источника излучения
ФМн сигналов можно двумя методами:
1) применением остронаправленных антенн;
2) использованием нескольких измерительных баз (многошкальность).
5 Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большой дальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению, Однако они требуют поиска источника излучения сигналов до начала измерений и его автоматического сопровождения по направлению антенным лучом в процессе измерений.
Многошкальность достигается использованием нескольких измерительных баз.
При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база — точную, но неоднозначную шкалу отсчета.
Системы пеленгации, использующие такой
20 метод, имеют ограниченную дальность и сложную техническую реализацию.
В предлагаемом устройстве используется модифицированный фазовый способ пеленгации источника излучения ФМн
25 сигналов, основанный на квадратурной корреляционной обработке принимаемых сигналов.
Целью изобретения является повышение точности и устранение неоднозначно30 сти пеленгации источника излучения сигналов с фаэовой манипуляцией.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй фазовращатель на 90О, амплитудный детектор, первая и вторая дифференцирующие цепи, первый и второй перемножители, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй квадраторы, сумматор, блок извлечения квадратного корня, первый и второй одно40 полярные вентили, генератор счетных импульсов, элемент И и счетчик-делитель, причем к выходу первого приемника последовательно подключены амплитудный детектор, первая дифференцирующая цепь, 45 счетчик-делитель и индикатор. к выходу первого фазовращателя последовательно подключены первый перемножитель, второй вход которого через второй фазовращатель на 90 соединен с выходом второго прием50 ника, первый фильтр нижних частот, первый квадратор, сумматор, второй вход которого через последовательно включенные второй перемножитель, второй фильтр нижних частот и второй квадратор соединен с выходом первого и второго приемников, блок извлечения квадратного корня. первый однополярный вентиль, вторая дифференцирующая цепь и второй однополярный вентиль, выход которого соединен с вторым входом счетчика-делителя третий вход которого через элемент И соединен с
2003131
Оз(с)-О M(t) cos(вьс+ p> ) U5(t) = Uo М(с) cos(к, t+ рс + 90 ) =
=Uî .M(t) sin(w с+ ср ), Об(с) = Uo M(t+ г) cos(03 (с+ т ) + +90 )= Uo M(l+ г) з1п(и (t+ т )+ рг
),0 с Т.
Напряжения Оз(с), 04(с) и Us(t), Ue(t) подаются на два входа перемножителей 9 и 10 соответственно, на выходах которых образуются результирующие колебания
О ;1 (t) = О : Mi (с) М(С+ ) х
X COS (Nc 7 + Ap ) + U M1(с) M (t+t) X .хссах(2в,с+в,т+р +1ог), u (t) =Ug.. M>(t). M(t+т) х
X в п (о т + Лp ) + U g М1(с) M(t+r) X
40 Xsifl(2 t+ z + г), 0»с»Тс, Пеленгатор работает следующим образом. Принимаемые ФМн сигналы
Из результирующих колебаний U g (t)
01(с)-01 М(с) сов(вс t+ рс), Ог(с) =Ог М(с+ r) сов(со, (с+ t )+ 50 и О г (с) фильтрами11 12 HanxH x acToT
+ рг) 0» с» Т,, выделяются низкочастотные напряжения
U>t(t)=Up М(с)M(t+ с) соя(в,г +Л<р ), где Ос, Ог, а, Т,, рс, pz — амплитуды, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;
M(t) — модулирующая функция, в соответствии с которой манипулируется фаза сигналов;
Т = N с — длительность сигналов; которые через квадраторы 13 и 14 поступают на два входа сумматора 15. На выходе выходами первого однополярного вентиля и генератора счетных импульсов.
На фиг. 1 представлена структурная схема пеленгатора; на фиг. 2 — принцип пеленгации источника излучения. фазоманипулированных сигналов фазовым методом в одной плоскости; на фиг, 3 — временные диаграммы, поясняющие работу пеленгатора.
Пеленгатор (см. фиг. 1) содержит первую и вторую антенны 1 и 2, первый и второй приемники 3 и 4, первый и второй фазовращатели 5 и 6 на 90О, амплитудный детектор
7, первую дифференцирующую цепь 8, первый и второй перемножители 9 и 10, первый и второй фильтры 11 и 12 нижних частот, первый и второй квадраторы 13 и 14, сумматор 15, блок 16 извлечения квадратного корня, первый однополярный вентиль 17, вторую дифференцирующую цепь 18, второй однополярный вентиль 19, генератор 20 счетных импульсов, элемент И 21, счетчикделитель 22, индикатор 23. Причем к антенне 1 последовательно подключены приемник 3, амплитудный детектор 7, дифференцирующая цепь 8, счетчик-делитель
22 и индикатор 23. К выходу приемника 3 последовательно подключены фазовращатель 5 на 90О, перемйожитель 9, второй вход которого через фазовращатель.б на 90 соединен с выходом приемника 4, фильтр 11 нижних частот, квадратор 13, сумматор 15, второй вход которого через последовательно включенные перемножитель 10, фильтр
12 нижних частот и квадратор 14 соединены с выходами приемников 3 и 4, блок 16 извлечения квадратного корня, однополярный вентиль 17, дифференцирующая цель 18 и однополярный вентиль 19, выход которого соединен с вторым входом счетчика-делителя 22, третий вход которого через элемент И
21 соединен с выходами однополярного вентиля 17 и генератора 20 счетных импульсов.
t, N — длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал;
«hR d sin
5 с с с— время запаздывания сигнала, принимаемого одной антенной, по отношению к сигналу, принимаемого другой антенной; с антенн 1 и 2 поступают на входы приемни10 ков-3 и 4 соответственно, где они усиливаются и ограничиваются по амплитуде
15 U4(t)= U< M(t+ t) сов(а (t+ t )+ г )
0 -с»Т,, где Uo — порог ограничения.
Полученные напряжения поступают на входы фазовращателей 5 и 6 на 90, на вы20 ходах которых образуются напряжения где О 2: ==2 КОо, г
К вЂ” коэффициент передачи перемножителей, Лр = рг — со1.
55 U„g(t) = U y M(t) М(с+ т) ° яп(в, т +Л р ).
О» t»Т, 7
2003131
30
50 последнего образуется суммарное напряжение Z «) = н1 «) + 4г «) =
=UQ M-«) M (t+ т ) cos (в, г+Лср )+
+U+ М «) M (t+ r ) sin (в, а+Ар )=
=(U g M(t) M(t+ r))г, 0» х Т,, которое поступает на вход блока 16 извлечения квадратного корня, на выходе которо. го образуется напряжение (см. фиг. Зе) U, () = U y M(t) . М«+ r).
Это напря>кение представляет собой произведение двух модулирующих функций M(t) (см. фиг. За) и M(t + т) (см. фиг. Зд), сдвинутых во времени на величину задержки T.
Число отрицательных импульсов в напряжении UH(t) равно количеству скачков фазы m принимаемых ФМн сигналов, а их длительность равна величине задержки Ги не зависит от длительности т элементарных посылок, Напряжение U (t) с выхода блока 16 поступает на вход однополярного вентиля 17, на выходе которого образуются только отрицательные импульсы (см. фиг.
Зж).
Напряжение 0i(t) сМ. фиг. -Зб) с выхода приемника 4 одновременно поступает нэ вход амплитудного детектора. 7, который выделяет его огибающую (см. фиг, Зв). Последняя поступает на вход дифференцирующей цепи 8, на выходе которой образуются два коротких разнополярных импульса(см. фиг.
Зг), Причем положительным коротким импульсом счетчик-делитель 22 приводится в исходное (нулевое) состояние.
Отрицательные импульсы (см. фиг. Зж) с выхода однополярного вентиля 17 поступают на первый вход элемента И 21, на второй вход которого подаются счетные импульсы (см. фиг. Зж) с выхода генератора 20. Отрицательные импульсы (см. фиг. Зж) с выхода однополярного вентиля 17 одновременно поступают на вход дифференцирующей цепи 18. на выходе которой образуются корот-кие разнополярные импульсы {см. фиг, Зз).
Эти импульсы поступают на вход однополярного вентиля 19, который пропускает только отрицательные короткие импульсы (см. фиг. Зи). Указанные импульсы поступают в счетчик-делитель 22. В счетчике-делителе 22 происходит последовательное сложение в цифровом коде значений т1 (i =
=1, 2, .... n) и деление получившейся суммы на количество измерений и. При этом в счетчике-делителе 22 после и измерений образуется среднее значение времени задержки т ср в цифровом коде
t,ð — — g ri/п .
i =1 где г — длительность I ãî отрицательного импульса нэ выходе однополярного вентиля
17;
n — количество измерений (обьем выборки, количество отрицательных коротких импульсов на выходе однополярного вентиля
19 (см, фиг. Зи).
Измеренное значение т р отрицательным коротким импульсом (см. фиг. Зг) с выхода дифференцирующей цепи 8 переписывается в индикатор 23. По измеренному и зафиксированному значению т ср однозначно определяется угол прихода радиоволны
P = агссоз ц z;p, С
Таким образом, предлагаемый пеленгатор по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности и устранение неоднозначности пеленгации источника излучения ситнэлов с фэзовой манипуляцией.
Причем повышение точности пеленгации достигается увеличением относительного размера базы бй . А устранение неодно.значности пеленгации достигается квадратурной обработкой принимаемых сигналов, при которой измеряется среднее значение времени задержки т р . По измеренному значению т ср однозначно определяется угол прихода радиоволны р, Кроме того, представление результатов пеленгации в цифровом коде обеспечивает их длительное хранение, передачу на большие расстояния по каналам связи и сопряжение с вычислительной техникой. (56) Космические радиотехнические комплексы, под ред. С.И.Бычкова, M.: Советское радио, 1967, стр. 135. рис. 2.3.9, 9 20031
Формула изобретения
ПЕЛЕНГАТОР, содержащий последовательно включенные первые антенну, приемник и фазовращатель на 90, последовательно включенные вторые антенну и приемник, а также индикатор, отличающийся тем, что введены второй фазовращатель на 90, амплитудный детектор, первая и вторая дифференцирующие цепи, первый и второй перемножители, 10 первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй квадраторы, блок извлечения квадратного корня, первый и второй однополярные вентили, генератор счетных импульсов, элемент И и счетчик-делитель, 15 причем выход второго приемника соединен с входом амплитудного детектора, выход которого через первую дифференцирующую цепь соединен с первым входом счетчика-делителя, выход ко- 20 торого соединен с входом индикатора, 31 10 выход первого приемника через последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот, первый квадратор, сумматор, блок извлечения квадратного корня, первый однополярный вентиль, вторую дифференцирующую цепь, второй однополярный вентиль соединен с вторым входом счетчика-делителя, кроме того, выход второго приемника через последовательно соединенные второй фазовращатель на 90, второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй квадратор соединен с вторым входом сумматора, выход первого фазовращателя на 90 соединен с вторым входом второго умножителя, выход второго приемника - с вторым входом первого перемножителя, выход первого однополярного вентиля через элемент И соединен с третьим входом счетчика-делителя, выход генератора счетных импульсов соединен с вторым входом элемента И.
2003131
1 I
К Illl ) ll I I I l lll Ill IIIIIIII ) I III IIIIIIIIII II IIIII II Ilil l llll
Составитель С. Климова
Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш
Редактор Н.Семенова
Заказ 3233
Тираж Подписное
НПО " Поиск" Роспатента
113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101