Пеленгатор
Реферат
Использование: в радиомаячных системах навигации. Пеленгатор обеспечивает, во-первых, повышение точности пеленгования, вследствие устранения априорной неопределенности в пеленгационной чувствительности (ПЧ); во-вторых, ее стабилизацию на заданном уровне, посредством адаптивной перестройки углового разнесения диаграмм направленности (ДН); в-третьих, следующую из этого возможность программного управления ПЧ в диапазоне вариаций условий распространения радиоволн в рассеивающих средах; и, в-четвертых, частотную независимость, означающую отсутствие необходимости измерения частоты принимаемого сигнала. Сущность изобретения: в пеленгаторе, содержащем антенну с двумя одинаковыми, разнесенными по углу ДН и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к соответствующему входу первого вычитателя, антенна, выполненная с тремя одинаковыми ДН, две из которых симметрично отвернуты относительно средней ДН на регулируемую величину углового разнесения, имеет управляющий угловым разнесением вход и третий выход. Кроме того введены, третий логарифмический приемник, подключенный к третьему выходу антенны, второй вычитатель, входы которого соединены с выходами второго и третьего логарифмических приемников, сумматор и третий вычитатель, входы которых подключены к выходам первого и второго вычитателей, три делителя, перемножитель, блок задержки и индикатор, соединенный с выходом первого делителя. Причем, выход третьего вычитателя подклю-чен к первому входу второго делителя, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего делителей. Управляющий угловым разнесением вход антенны соединен с выходом перемножителя и входом блока задержки, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего дели- телей. Выход третьего делителя подключен к входу перемножителя, второй вход которого является входом стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности, величина которой устанавливается на основании тех или иных тактико-технических требований предъявляемых к пеленгатору. 2 ил.
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиомаячных системах навигации.
Известные амплитудные пеленгаторы содержат антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности (ДН) и два логарифмических приемника, соединенных с вычитателем. Наиболее близким к рассматриваемому пеленгатору можно считать пеленгатор [I] , содержащий антенну с двумя одинаковыми, разнесенными по углу ДН и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник соединен с входом вычитателя. Оценка пеленга в таком пеленгаторе при неследящем пеленговании производится по измеренному значению разностной амплитуды на выходе вычитателя и ее априори известной зависимости от пеленга - пеленгационной характеристике (ПХ), предполагающейся линейной в некотором секторе пеленгования. Крутизна ПХ, определяющая пеленгационную чувствительность (ПЧ) такого пеленгатора, обратно пропорциональна квадрату ширины его диаграмм направленности. Наличие рассеивающей среды нарушает когерентность поля в месте приема и вызывает известное расширение ДН антенн [2]. Степень подобного расширения, в зависимости от условий распространения на трассе, может достигать полутора - двух раз, что является причиной трехкратного и более, снижения ПЧ по сравнению с ее значением в когерентном поле. Другой причиной изменения ширины ДН (а следовательно и ПЧ) является изменение частоты излучения источника колебаний. Использование в этих условиях для определения пеленга, значения ПЧ справедливого для когерентного поля, приводит в известном пеленгаторе [I] к появлению дополнительной ошибки (к смещению оценки пеленга) и нестабильности ПЧ в диапазоне изменения частоты сигнала в вариациях условий распространения радиоволн на трассе. Рассматриваемый пеленгатор позволяет стабилизировать пеленгационную чувствительность и повысить точность пеленгования источников излучения в рассеивающих средах. С этой целью в известном пеленгаторе [I], содержащем антенну с двумя одинаковыми, разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к соответствующему входу первого вычитателя, антенна выполнена с тремя одинаковыми диаграммами направленности, две из которых симметрично отвернуты относительно средней диаграммы направленности на регулируемую величину углового разнесения, и имеет управляющий угловым разнесением вход и третий выход. Кроме того, введены третий логарифмический приемник, подключенный к третьему выходу антенны, второй вычитатель, входы которого соединены с выходами второго и третьего логарифмических приемников, сумматор и третий вычитатель. входы которых подключены к выходам первого и второго вычитателей, три делителя, перемножитель, блок задержки и индикатор, соединенный с выходом первого делителя. Причем выход третьего вычитателя подключен к первому входу второго делителя, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего делителей. Управляющий угловым разнесением вход антенны соединен с выходом перемножителя и входом блока задержки, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего делителей. Выход третьего делителя подключен к входу перемножителя, второй вход которого является входом стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности. На фиг. 1 приведена структурная схема пеленгатора; на фиг. 2 поясняется принцип формирования оценки пеленга. Пеленгатор (фиг. 1) содержит антенну 1, выполненную с тремя одинаковыми диаграммами направленности с регулируемым угловым разнесением, с тремя выходами и управляющим входом, три логарифмических приемника 2, 3 и 4, первый 5 и второй 6 вычитатели, сумматор 7, индикатор 8, первый делитель 9, перемножитель 10, второй 11 и третий 12 делители, блок 13 задержки, третий вычитатель 14 и клемму К ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности. На фиг. 2 позициями 1, 2 и 3 обозначены, соответственно, первая, вторая и третья диаграммы направленности пеленгатора, отображаемые на выходах логарифмических приемников. Позициями 4 и 5 отмечены парциальные пеленгационные характеристики. Для описания работы пеленгатора необходимо сделать некоторые аналитические пояснения. Пеленгационная характеристика обычного двухканального пеленгатора аналитически представляется в виде зависимости, выраженной в децибелах, разностной амплитуды U от пеленга , отсчитываемого, как правило, от равносигнального направления где U - разностная амплитуда, дБ; U1, U2 - амплитуды на выходах антенны; p - величина углового разнесения ДН, град.; - пеленг, град.; - ширина ДН пеленгатора на уровне 3 дБ от максимума, град.; o - крутизна ПХ - пеленгационная чувствительность пеленгатора в когерентном поле, дБ/град. Из (1) и (2) следует обычно используемый алгоритм пеленгования Для частично когерентного поля в месте приема выражение для пеленгационной чувствительности логично представить в виде где - действительная, существующая в данных условиях распространения радиоволн на частоте сигнала, крутизна пеленгационной характеристики; эфф - эффективная, реально существующая в данных условиях, на частоте сигнала, ширина ДН пеленгатора. Аналогично (3), пеленг В общем случае эфф больше и только в когерентном поле они равны. Из этого следует, что крутизна в общем случае меньше крутизны o , а оценка пеленга, производимая на трассах с рассеянием по алгоритму (3), оказывается смещенной, причем в сторону ее приближения к равносигнальному направлению. Использование трехлучевой, трехканальной структуры пеленгатора позволяет избежать подобного смещения оценки. Учитывая (3) и фиг. 2, выражение для пеленга, отсчитываемого от положения максимума средней ДН, по двум линейным в некотором секторе, перекрывающимся парциальным пеленгационным характеристикам 4 и 5, могут быть представлены в виде системы где разности логарифмов амплитуд, соответственно, между первым - вторым и вторым - третьим выходами антенны, дБ. Решение системы приводит к необходимым алгоритмам оценки неизвестных значений ПЧ и пеленга где Алгоритмы (6) и (7) позволяют устранить смещение оценки пеленга посредством исключения неопределенности в ПЧ. Вместе с тем, это не устраняет нестабильность ПЧ в диапазоне изменения частоты сигнала и меняющихся условиях распространения радиоволн, что, например, приводит к неравноточности измерений. Из (4) следует, что добиться стабилизации ПЧ можно посредством изменения углового разнесения. В этом случае (4) можно записать в виде где ст - стабилизируемое значение крутизны ПХ, задаваемое их тактико-технических требований к пеленгатору (или программно); 1p/ - требуемое для выполнения равенства (8) значение углового разнесения в данных, конкретных условиях распространения радиоволн при существующей частоте излучения источника. Из (8) следует условие стабилизации ПЧ Определить неизвестную в (9) ширину эфф возможно из равенства правых частей (4) и (6) 2эфф= 24p/. (10) В результате, следующий из (9) и (10) искомый алгоритм стабилизации ПЧ имеет вид выражения описывающего процесс адаптивной перестройки углового разнесения где 1p является последующим (требуемым), а p - настоящим, существующим в момент оценки по алгоритму (6), значениями углового разнесения диаграмм направленности. Работу пеленгатора в целом, можно объяснить следующим образом. В антенне 1 формируются три одинаковые ДН, из которых первая и третья симметрично отвернуты относительно второй - средней ДН на величину углового разнесения p . Колебания с выходов антенны усиливаются, детектируются, логарифмируются в логарифмических приемниках 2, 3, 4 и далее, в вычислителях 5 и 6, вычитаются. При этом амплитуда разностного сигнала U1,2, образующаяся на выходе первого вычитателя 5, пропорциональна разности логарифмов амплитуд на первом и втором выходах антенны, а разностная амплитуда U2,3, образующаяся на выходе второго вычитателя 6, пропорциональна разности логарифмов амплитуд на втором и третьем выходах антенны. Далее, разностные амплитуды U1,2 и U2,3 суммируются в сумматоре 7, образуя суммарную амплитуду и вычитаются в третьем вычитателе 14, на выходе которого формируется разностная амплитуда . Во втором делителе 11 амплитуда делится на существующее в настоящий момент значение углового разнесения p, в результате чего на выходе второго делителя согласно алгоритма (6) образуется существующее в настоящий момент значение пеленгационной чувствительности . В первом делителе 9 посредством деления суммарной амплитуды на удвоенное значение ПЧ , в соответствии с алгоритмом (7) формируется оценка пеленга, отображаемая на индикаторе 8. Для формирования сигнала перестройки углового разнесения на вход третьего делителя 12 поступает значение углового разнесения p существующее в настоящий момент. Это значения делится на значение ПЧ формируемое на выходе второго делителя 11. Результат деления перемножается в перемножителе 10 с введенным на клемму К требуемым значение ПЧ, образуя на выходе перемножителя согласно алгоритму (II), требуемое последующее значение углового разнесения 1p. Это значение поступает на управляющий вход антенны, где и производится его установка. Блок 13 задержки задерживает использование последующего значения 1p в качестве существующего в данный момент разнесения p, образуемого на его выходе. Величина задержки складывается из времени перестройки углового разнесения и времени распространения сигналов от антенны до первого делителя 9, формирующего оценку пеленга. Пеленгатор обеспечивает, во-первых, повышение точности пеленгования, вследствие устранения априорной неопределенности в пеленгационной чувствительности; во-вторых, ее стабилизацию на заданном уровне посредством адаптивной перестройки углового разнесения диаграмм направленности; в-третьих, следующую из этого возможность программного управления пеленгационной чувствительностью в диапазоне вариаций условий распространения радиоволн в рассеивающих средах; и, в-четвертых, частотную независимость, означающую отсутствие необходимости измерения частоты принимаемого сигнала. Источники информации 1. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Сов. радио, 1970, с. 18, рис. 1.7. 2. Шифрин Я.С. Вопросы статистической теории антенн. - М.: Сов. радио. 1970, с. 265 - 266.Формула изобретения
Пеленгатор, содержащий антенну с двумя одинаковыми, разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к соответствующему входу первого вычитателя, отличающийся тем, что антенна выполнена с тремя одинаковыми диаграммами направленности, две из которых симметрично отвернуты относительно средней диаграммы направленности на регулируемую величину углового разнесения, и имеет управляющий угловым разнесением вход и третий выход, а также введены третий логарифмический приемник, подключенный к третьему выходу антенны, второй вычитатель, входы которого соединены с выходами второго и третьего логарифмических приемников, сумматор и третий вычитатель, входы которых подключены к выходам первого и второго вычитателей, три делителя, перемножитель, блок задержки и индикатор, соединенный с выходом первого делителя, причем выход третьего вычитателя подключен к первому входу второго делителя, выход которого соединен с первым входами первого и третьего делителей, второй вход первого делителя соединен с выходом сумматора, управляющий угловым разнесением вход антенны соединен с выходом перемножителя и входом блока задержки, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего делителей, выход третьего делителя подключен к входу перемножителя, второй вход которого является входом стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2