Способ моноимпульсного измерения пеленга источников радиосигналов

Способ моноимпульсного измерения пеленга источников радиосигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга источников радиосигналов в системах радиоконтроля.

Известен амплитудный способ измерения пеленга источников радиоизлучения (см., например, книгу А.И.Леонова и К.И.Фомичева "Моноимпульсная радиолокация" - М.: Сов. радио, 1984 г., с.6), основанный на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами с общим центром раскрыва и фокальными осями, сдвинутыми по углу примерно на ширину диаграммы направленности антенны (ДНА), измерении амплитуд принятых антеннами сигналов и вычислении отношения разности измеренных амплитуд к их сумме.

Недостатком этого способа является относительно низкая точность измерения пеленга при приемлемом секторе пеленгования, обусловленная не идентичностью антенн и погрешностью измерения сигналов на выходах антенн.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазовый способ измерения пеленга источников радиоизлучения (см., например, книгу М.С.Скольника "Введение в технику радиолокационных систем" - М.: Мир, 1965 г., с.234), основанный на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами, фокальные оси которых параллельны, а центры раскрыва разнесены, измерении разности фаз принятых сигналов на выходах антенн и последующем вычислении пеленга θ на источник излучения по формуле

где Δϕ - измеренная разность фаз;

λ - длина волны контролируемого сигнала;

d - расстояние между центрами раскрыва антенн.

Недостатком этого способа является неоднозначность результатов пеленгования при большой ширине ДНА. Уменьшение же ширины ДНА ведет к соответствующему уменьшению сектора пеленгования либо к увеличению числа антенн и каналов обработки принятых сигналов, что крайне затруднительно при создании бортовых средств радиоконтроля.

Целью изобретения является устранение неоднозначности результатов пеленгования без увеличения числа антенн и каналов обработки принятых сигналов.

Технический результат от использования изобретения заключается в устранении неоднозначности результатов пеленгования при сохранении точности пеленгования в заданном секторе 180° без увеличения числа антенн и каналов обработки принятых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения пеленга источников радиоизлучений, основанном на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами, фокальные оси которых параллельны, а центры раскрыва разнесены, и измерении разности фаз принятых сигналов на выходах антенны, принятые сигналы преобразуют в сигналы промежуточной частоты, примерно в сорок раз меньшей частоты принятых сигналов, измеряют разность Δϕ_пр фаз преобразованных сигналов промежуточной частоты, производят грубую оценку θ_г пеленга на источник излучения по формуле

где Δϕ_пр - измеренная разность фаз сигналов промежуточной частоты;

λ - длина волны контролируемого радиосигнала;

К - отношение частоты принятого сигнала к промежуточной;

d - расстояние между центрами раскрыва антенн, вычисляют все значения θ пеленга (или часть их) по формуле

где Δϕ - измеренная разность фаз принятых сигналов;

n=0, ±1, ±2, ±3,..., m, a m - целая часть отношения d/λ,

и ближайшее из них к оценке θ_г принимают в качестве пеленга на источник радиоизлучения.

Совокупность вновь введенных операций с радиосигналами и вычислений по результатам измерений не следует явным образом из уровня техники, поэтому заявляемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведено взаимное положение источника радиосигнала и центров раскрыва антенн.

Ширина ДНА составляет 180° для каждой из антенн. Центры раскрыва антенн находятся на расстоянии d один относительно другого, примерно на порядок превышающем длину λ волны пеленгуемого сигнала. Фокальные оси антенн параллельны между собой и перпендикулярны прямой, соединяющей центры их раскрыва. Они направлены в центр сектора пеленгования (вертикально вверх на чертеже). Пеленг θ контролируемого сигнала отсчитывается от направления фокальных осей антенн по часовой стрелке.

Пеленгование источника радиоизлучения осуществляется в следующем порядке.

Сигнал радиоизлучения частотой f принимают двумя идентичными антеннами и усиливают идентичными усилителями. Измеряют разность Δϕ фаз принятых, а затем усиленных сигналов. Кроме того, с помощью идентичных преобразователей частоты эти сигналы преобразуют в сигналы промежуточной частоты f_пр, в К раз меньшей частоты f принятого сигнала, и измеряют разность Δϕ_пр фаз сформированных сигналов промежуточной частоты. Коэффициент К при этом выбирают примерно равным 40.

Учитывая, что d<<R₂<R₁, разность Δϕ_пр фаз сформированных сигналов промежуточной частоты f_пр связана с пеленгом θ и параметрами λ, d и К соотношением

На основании этого соотношения производят грубую оценку θ_г пеленга по формуле

Оценка θ_г является грубой (неточной), поскольку крутизна пеленгационной характеристики-зависимости Δϕ_пр(θ) при принятых соотношениях d≈10λ и К≈40 достаточно мала (составляет π/2). Однако эта оценка является однозначной оценкой, так как при любом значении пеленга θ в пределах ±π/2 разность Δ′ϕ фаз не превысит по модулю π/2.

Для получения более точной оценки измеряют разность Δϕ фаз принятых антеннами и усиленных сигналов частоты f. Она связана с пеленгом θ и параметрами λ и d соотношением

Учитывая, что d≈10λ, разность Δ′ϕ фаз может значительно (в разы) превышать величину 2π. Измеритель разности фаз не реагирует на целую часть отношения Δ′ϕ/2π, а измеряет только остаток от деления Δϕ на 2π. Фактическая Δ′ϕ и измеренная Δϕ разности фаз сигналов на выходах антенн связаны соотношением

Δ′ϕ=Δϕ+2πn

n=0, ±1, ±2, ±3,..., m, a m - целая часть отношения d/λ. Поэтому уравнение (2) следует записать в виде

или

Уравнение (3) содержит неопределенность - одному значению измеренной разности Δϕ фаз соответствуют 2m+1 значений пеленга θ. Для разрешения этой неопределенности рассчитывают в соответствии с уравнением (3) все эти значения, или часть их, сравнивают их со значением θ_г, рассчитанным по формуле (1), и ближайшее к нему принимают в качестве результата пеленгования.

Заявляемый способ достаточно легко реализуем.

В качестве антенн могут быть использованы щелевые антенны в экране ограниченных размеров (см., например, Справочник по элементам радиоэлектронных устройств./ Под ред. В.В.Дулина, М.С.Жука. М.: Энергия, 1977, с.528, 529).

Усиление принятых антеннами сигналов может осуществляться серийно выпускаемыми модулями типа М421135.

Преобразование частоты f принятого сигнала в промежуточную может быть осуществлено путем перемножения принятого сигнала с опорным и последующей фильтрации сигнала разностной частоты (см., например, Радиоприемные устройства./ Под ред. Барулина Л.Г. - М.: Радио и связь, 1984 г., с.151...158).

Измерение разности фаз может осуществляться цифровым тюнером типа АРК-ЦТ.

Вычисления в соответствии с уравнениями (1) и (3) могут быть выполнены с помощью ПЭВМ типа "Pentium".

Нетрудно видеть, что предлагаемый способ в отличие от способа-прототипа обеспечивает однозначность измерения пеленга источника радиосигнала при сохранении точности пеленгования в заданном секторе 180°.

Способ измерения пеленга источников радиосигналов, основанный на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами, фокальные оси которых параллельны, а центры раскрыва разнесены, измерении разности фаз Δϕ принятых сигналов на выходах антенн, отличающийся тем, что принятые сигналы преобразуют в сигналы промежуточной частоты, примерно в 40 раз меньшей частоты принятых сигналов, измеряют разность фаз сигналов промежуточной частоты Δϕ_пр, производят грубую оценку Θ_г пеленга на источник радиоизлучения по формуле

где λ - длина волны принятого радиосигнала;

К - отношение частоты принятого радиосигнала к промежуточной частоте;

d - расстояние между центрами раскрыва антенн,

вычисляют все возможные значения Θ пеленга на источник радиоизлучения (или часть их) по формуле

где n=0,±1,±2,...,±m, a m - целая часть отношения

и ближайшее из них к оценке Θ_г принимают в качестве пеленга на источник радиосигнала.