Способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления

Способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в системах обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучения.

Для однозначного определения в круговом азимутальном секторе направления распространения электромагнитных волн (ЭМВ) S, совпадающего при прямолинейном распространении ЭМВ с направлением на источник радиоизлучения (ИРИ), широко используются фазочувствительные (ФЧ) способы пеленгования [1. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. радио, 1964. - 640 с.], [2. Саидов А.С., Тагилаев А.Р., Алиев Н.М., Асланов Г.К. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997. - 160 с.]. Сущность ФЧ способов пеленгования заключается в необходимости проведения оценки пространственно-временной структуры электромагнитного поля (ЭМП), создаваемого ИРИ, в плоскости пеленгования (азимутальной плоскости) по крайней мере в трех пространственно разнесенных точках, что наиболее просто технически реализуется путем использования плоской трехэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки (КАР), состоящей из ненаправленных в азимутальной плоскости идентичных антенных элементов (АЭ). В качестве АЭ с указанными свойствами используются осесимметричные антенны вибраторного типа, оси симметрии которых ортогональны плоскости расположения КАР, а фазовые центры расположены равномерно на окружности радиуса r_caw (caw - сокращение от английского слова «circular arrays with» (кольцевая антенная решетка)).

Физической основой ФЧ способов радиопеленгования, как известно [1], являются следующие свойства ЭМВ в зоне излучения: постоянство амплитуды составляющих напряженности электромагнитного поля в пределах апертуры (базы) КАР и плоский фазовый фронт ЭМВ, нормаль к которому совпадает с направлением на ИРИ. В общем случае точность пеленгования характеризуется эксплуатационными угловыми ошибками радиопеленгатора (РП) в азимутальной и угломестной плоскостях, которые включают в себя инструментальные ошибки, характеризующие точность самого пеленгатора-угломера, являющиеся, как правило, систематическими и ошибки от других источников, которые проявляются в реальной эксплуатации РП, являющиеся, как правило, случайными. В целом ряде случаев достаточно точное разделение ошибок пеленгования на случайные и систематические составляющие не представляется возможным. Поэтому практически всегда без особой погрешности эксплуатационные точности пеленгования в азимутальной и угломестной плоскостях могут быть охарактеризованы средними квадратическими ошибками (СКО) по азимуту σ_θ и углу места σ_β соответственно. При этом СКО σ_θ оценки азимутального направления на ИРИ (азимута θ) и СКО σ_β оценки угломестного направления на ИРИ (угла места β) определяются через дисперсии систематической и случайной составляющих ошибок измерения азимута θ и дисперсии систематической и случайной составляющих ошибок измерения угла места β ИРИ (угла наклона фронта ЭМВ источника радиосигнала) в соответствии с выражениями

Систематические составляющие СКО σ_θs и σ_βs применительно к фазочувствительным РП в свою очередь включают методические и структурные составляющие ошибок. Методические составляющие ошибок, связанные со способом пеленгования, обусловлены локальной неоднородностью ЭМП на раскрыве КАР, приводящей к искажениям форм диаграмм направленности (ДН) антенн КАР. Структурные составляющие ошибок, связанные с технической реализацией РП, обусловлены неидентичностью каналов РП, нарушением симметрии структуры КАР, монтажно-установочными погрешностями.

Случайные составляющие СКО σ_θr и σ_βr обусловлены воздействием внутренних шумов и внешних помех.

При этом, основными показателями качества разрабатываемых способов радиопеленгования являются обеспечиваемые способом пеленгования методические составляющие систематических СКО и предельная чувствительность, определяемая, согласно [3. ГОСТ 23288-78. Радиопеленгаторы. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 6 с.], «минимальной напряженностью электромагнитного поля, создаваемого пеленгуемым объектом в месте установки антенны радиопеленгатора, при котором обеспечивается индикация радиопеленга с заданной точностью и вероятностью». Поэтому для анализа известных способов радиопеленгования и устройств, их реализующих, основанных на использовании плоских трехэлементных эквидистантных КАР, будем считать, что: во-первых, структурные составляющие ошибок пеленгования устранены известными методами (путем калибровки каналов, соответствующей ориентацией в пространстве КАР, обеспечения симметрии структуры КАР и т.д.) и систематические СКО σ_θs и σ_βs определяются только методическими составляющими; во-вторых, случайные составляющие СКО σ_θr и σ_βr, определяющие предельную чувствительность РП, обусловлены воздействием внутренних шумов пеленгационного измерителя, неизбежно присутствующих при реализации способов пеленгования [1], [2]. Естественно, что при воздействии внешних помеховых сигналов СКО σ_θ и σ_β радиопеленгатора, в общем случае, увеличиваются и результаты пеленгования становятся не достоверными, что определяет необходимость анализа возможности известных способов радиопеленгования по оценке достоверности результатов пеленгования, то есть возможности выявления случаев пеленгования при наличии внешних помеховых сигналов.

Потенциальные возможности уменьшения случайных СКО σ_θr и σ_βr пеленгования с использованием плоской трехэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки (ТЭКАР) при равноточных измерениях (при одинаковых уровнях сигналов, наводимых в каждом из трех антенн ТЭКАР под воздействием ЭМП пеленгуемого ИРИ) и взаимно некорреллированных, распределенных по центрированному нормальному закону внутренних шумах каналов пеленгационного измерителя, приведенных к фазовым центрам антенн ТЭКАР, определяются с помощью известного неравенства Рао-Крамера [4. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга вторая. Издание 2-е, перераб. и дополн. - М.: Сов. радио, 1975, с. 89], [5. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1982. - 624 с.]. При этом нижние границы случайных СКО σ_θr и σ_βr определения с использованием ТЭКАР соответственно азимута θ и угла места β ИРИ, выраженные в радианах, могут быть представлены в виде [2. Саидов А.С., Тагилаев А.Р., Алиев Н.М, Асланов Г.К. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997, с. 43]:

где r_caw и b - соответственно радиус и расстояние между антеннами ТЭКАР;

λ - длина волны радиосигнала пеленгуемого ИРИ;

q - отношение эффективного напряжения сигнала ИРИ к действующему значению напряжения внутреннего шума, приведенных к фазовым центрам антенн ТЭКАР.

Из формул (3) и (4) следует, что уменьшение случайных СКО σ_θr и σ_βr достигается как путем увеличения радиуса ТЭКАР r_caw, так и на основе увеличения отношения сигнал/шум q путем увеличения (при заданном действующем значении напряжения внутреннего шума) эффективности приема ЭМВ каждой из антенн ТЭКАР.

Следует также отметить, что в общем случае для РП с ТЭКАР, реализующих ФЧ способы радиопеленгования, взаимосвязь между СКО пеленгования по азимуту σ_θ и углу места σ_β и СКО измерения разностей фаз σ_φ сигналов, когерентно принятых парами антенн ТЭКАР, обусловленных дестабилизирующими факторами различной природы (влияние внутренних шумов каналов РП, взаимное влияние между антеннами, неидентичность антенн и радиоприемных каналов РП), может быть представлена в виде [6. Афанасьев О.В., Виноградов А.Д., Дмитриев И.С. Вычислительный алгоритм фазового пеленгатора с кольцевой антенной решеткой без центрального антенного элемента. - Антенны, 2011, №5(168), с. 30-36], [7. Виноградов А.Д., Зибров Г.В., Леньшин А.В. Структуры и свойства пеленгаторных кольцевых антенных решеток с нечетной симметрией диаграмм направленности антенн. - Антенны, 2013, №5(192), с. 4-17.]

где

σ_φs и σ_φr - соответственно систематическая и случайная составляющие СКО измерения разностей фаз σ_φ.

Известно [1], что однозначность пеленгования в круговом азимутальном секторе достигается формированием и сравнением не менее трех идентичных несовпадающих однозначных фазовых ДН антенн. Кроме того, ограничением ФЧ способов радиопеленгования является возможность однозначного измерения разностей фаз между сигналами только в пределах ±180°, что приводит к ограничению пространственного разноса между антеннами ТЭКАР, не превышающего значения, близкого к половине длины волны радиосигнала, что, соответственно, ограничивает возможность увеличения радиуса r_caw ТЭКАР до значения, близкого к третьей части длины волны радиосигнала. В связи с этим, наиболее эффективным способом уменьшения σ_θr и σ_βr является увеличение эффективности формирования сигнала в антеннах ТЭКАР под действием ЭМП радиосигнала, в частности, для антенн вибраторного типа, увеличение их действующей длины, что достигается путем увеличения электродинамических размеров антенн. При этом увеличение эффективности приема ЭМП антеннами ТЭКАР неизбежно приводит к увеличению (за счет рассеяния ЭМВ) искажения структуры падающей на ТЭКАР ЭМВ, в результате чего равнофазовая поверхность суммарного ЭМП, формируемого сигналом пеленгуемого ИРИ, становится не плоской, что эквивалентно искажению форм как амплитудных, так и фазовых диаграмм направленности антенн ТЭКАР и приводит к возникновению методических ошибок пеленгования, обусловленных взаимным влиянием антенн, то есть, к увеличению систематических составляющих СКО σ_θs и σ_βs.

В практически важном случае размещения геометрического центра ТЭКАР на мачтовом устройстве, представляющего собой проводящий осесимметричный элемент конструкции, рассеяние ЭМВ на указанном проводящем элементе приводит к дополнительному искажению равнофазовой поверхности суммарного ЭМП, формируемого сигналом пеленгуемого ИРИ, и, соответственно, к дополнительному увеличению систематических составляющих СКО σ_θs и σ_βs. И наконец, при одновременном приеме на частоте радиосигнала пеленгуемого ИРИ помехового радиосигнала другого назначения структура плоского фронта ЭМВ, создаваемого пеленгуемым ИРИ, может быть существенно искажена, что приводит к увеличению случайных составляющих СКО σ_θr и σ_βr и, соответственно, к ухудшению точности пеленгования.

Учитывая вышеизложенное, в общем случае под воздействием ЭМП источника пеленгуемого радиосигнала, характеризуемого амплитудой E_s и фазой φ_so в центре плоской ТЭКАР с радиусом r_caw, а также - направлением вектора S распространения ЭМВ, характеризуемым углом θ между проекцией вектора S на плоскость пеленгования (плоскость, в которой размещены фазовые центры антенн ТЭКАР) и осевой линией ТЭКАР (линией, проходящей через центр ТЭКАР и фазовый центр одной из антенн ТЭКАР, принятой за первую антенну), и углом β между вектором S и проекцией вектора S на плоскость пеленгования, на выходах первой, второй и третьей идентичных ненаправленных антенн ТЭКАР формируются сигналы , и соответственно, которые описываются формулой

где j=1, 2, 3 - порядковый номер антенны ТЭКАР;

t - время;

- мнимая единица;

- круговая частота радиосигнала (c=3·10⁸ м/с - скорость света);

λ - длина волны радиосигнала;

E_w и φ_wo - соответственно амплитуда и фаза в центре ТЭКАР электромагнитного поля помехового радиосигнала;

θ_w и β_w - соответственно азимут и угол места направления распространения помехового радиосигнала;

и - комплексные ДН j-й антенны в направлении распространения пеленгуемого и помехового радиосигналов соответственно;

- составляющая радиосигнала в фазовом центре j-й антенны, обусловленная внутренним шумом j-го канала пеленгационного измерителя, являющаяся стационарным гауссовским случайным процессом с нулевым математическим ожиданием.

С учетом взаимного влияния антенн и центрального элемента конструкции ТЭКАР комплексные ДН , и антенн могут быть представлены в виде

где W_j=ψ/cos(θ-α_j) - задержка фазы электромагнитного поля в фазовом центре j-ой антенны A_j относительно фазы ЭМП в центре ТЭКАР (j=1, 2, 3);

H - коэффициент эффективности формирования сигнала в каждой идентичной антенне ТЭКАР под действием ЭМП радиосигнала с длиной волны λ (в частности - действующая длина антенны вибраторного типа);

- комплексный коэффициент передачи входной цепи антенны;

- комплексный коэффициент ослабления электромагнитной волны, рассеянной одной из идентичных антенн решетки, зависящей от эффективности приема радиосигнала антенной H, параметров согласования антенны и межэлементного расстояния антенн в решетке (так как антенны решетки идентичны, а структура антенной решетки симметричная, то указанные коэффициенты являются одинаковыми для каждой из трех антенн решетки);

- комплексный коэффициент ослабления электромагнитной волны, рассеянной проводящим центральным элементом конструкции антенной решетки (в частности - мачтового устройства), зависящий от рассеивающих свойств центрального элемента и радиуса r_caw решетки.

Необходимо отметить, что аналитическое представление рассеивающих свойств мачтового устройства в общем случае весьма затруднительно, так как существенно зависит от ряда конструктивных факторов мачтовых устройств. В отличие от параметр может быть представлен через импедансы нагрузки, собственного и взаимного сопротивления антенн решетки. Так, в случае выполнения условия

комплексные ДН , зависящие от азимута θ и угла места β, с учетом (9)-(11) могут быть представлены в виде [8. Виноградов А.Д., Левашов П.А. Новые предельные ограничения на формы диаграмм направленности малобазовых фазо- и поляризационно-чувствительных радиопеленгаторов. - Радиотехника, 2004, №5, с. 77-82], [9. Виноградов А.Д. Способы повышения основных показателей качества радиопеленгаторов с трехэлементными эквидистантными кольцевыми антенными решетками. - Антенны, 2007, №12(127), с. 41-52]

где - параметр, определяющий уровень искажения ДН антенн ТЭКАР, обусловленного электродинамическим взаимодействием ее антенных элементов (собственно антенн и мачтового устройства (при его наличии в составе ТЭКАР));

и - собственное и взаимное сопротивление антенн в составе ТЭКАР;

- импеданс нагрузки в клеммном сечении антенн.

При этом параметры и и параметры , , и связаны соотношениями

Из формул (9) и (13) следует, что формы как амплитудных так и фазовых ДН антенн решетки из-за электродинамического взаимодействия между антеннами и мачтовым устройством являются неравномерными в азимутальной плоскости и зависят, в общем случае, от направления распространения ЭМВ. Подробное исследование неравномерности комплексных ДН антенн в ТЭКАР, приведенное в работе [10. Виноградов А.Д., Крачковский А.Б., Подшивалова Г.В. Исследование пеленгационных характеристик кольцевых антенных решеток с учетом взаимного влияния антенных элементов. - Радиотехника, №12, 2002, с. 49-56], показывает, что для антенн ТЭКАР, соизмеримых с длиной волны, неравномерность амплитудных ДН составляет порядка (10÷15) дБ, а отклонение фазовой ДН от фазы ЭМВ в точке расположения антенны - до (30÷40)°.

Рассмотрим возможности пеленгования радиосигналов при вышеупомянутых условиях с использованием известных способов радиопеленгования и устройств, их реализующих.

Известен способ радиопеленгования, включающий когерентный прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус r_caw которой выбран таким, чтобы расстояние между антеннами не превышало половину длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, одновременное или поочередное измерение трех разностей фаз φ_j между сигналами и , принятыми n-й и k-й антеннами по формуле

где j=1, 2, 3;

;

;

- символ Кронекера с параметром z, принимающем значения z=j или z=n соответственно, и однозначное определение азимута θ и угла места β источника радиосигнала по формулам

[11. Патент Российской Федерации №2258241, кл. G01S 3/14, 3/74, опубл. 2005 г.].

Устройство, реализующее вышеупомянутый способ радиопеленгования, содержит три идентичные ненаправленные антенны, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку с радиусом r_caw, при котором расстояния между антеннами не превышает половину минимальной длины волны радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, три блока измерения разности фаз и вычислитель азимута θ и угла места β радиосигнала [11].

Недостатками известных способа радиопеленгования и устройства, его реализующего, являются низкие точность и чувствительность пеленгования по азимуту и углу места, а также - отсутствие возможности оценки достоверности результатов пеленгования. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами.

Согласно (8) и (9) даже при отсутствии помехового сигнала другого назначения (E_w=0) взаимное влияние между идентичными ненаправленными антеннами решетки и влияние мачтового устройства (при его наличии) приводит к искажению структуры электромагнитного поля в точках размещения антенн решетки, проявляющемуся, во-первых, в неравномерности амплитудных ДН антенн в азимутальной плоскости, достигающей (10÷15) дБ, во-вторых, в искажении фазовых ДН каждой из антенн, что приводит к ошибкам оценки разностей фаз φ_j определяемой по формуле (16). Оценим влияние каждого из указанных факторов на качество пеленгования ИРИ.

Согласно [1. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. радио, 1964, с. 63-66] случайная составляющая СКО σ_φr измерения разности фаз между двумя сигналами различного уровня зависит от отношений сигнал/шум, характеризующих первый и второй каналы пеленгационного измерителя. Поэтому для указанного случая неравноточных измерений случайная составляющая СКО σ_φr может быть представлена в виде

где q - отношение сигнал/шум для канала пеленгационного измерителя с наибольшей амплитудой сигнала;

a - коэффициент неравноточности измерений, равный отношению амплитуды наименьшего сигнала к амплитуде наибольшего сигнала (a≤1).

Так, например, при неравномерности амплитудных ДН пар антенн, равной (10÷15)дБ значения коэффициента неравноточности составляют a=(0,316÷0,178) и, согласно (19), случайная составляющая СКО σ_φr возрастает в (2,5÷4) раза соответственно. Это эквивалентно соответствующему ухудшению отношения сигнал/шум пеленгационного измерителя по сравнению со случаем равноточных измерений, что, согласно формул (1)-(5), приводит к увеличению в (2,5÷4) раза случайной составляющей СКО σ_θr и, соответственно, общей СКО σ_θ определения азимута θ ИРИ и случайной составляющей СКО σ_βr и, соответственно, общей СКО σ_β определения угла места β ИРИ.

Ошибки оценки разностей фаз φ_j между парами сигналов, принятых антеннами с «искаженными» из-за взаимного влияния фазовыми ДН, характеризуются систематической составляющей СКО σ_φs. Согласно [10], максимальные ошибки измерения разностей фаз φ_j между парами сигналов, принятых антеннами ТЭКАР, достигают значений ±(50÷80)°, что приводит к методическим составляющим систематических ошибок пеленгования, максимальные значения которых достигают (6÷10)° по азимуту θ и десятки градусов по углу места β.

Для уменьшения неравномерности амплитудных и искажений фазовых ДН антенн в составе ТЭКАР эффективность приема и, соответственно, рассеяния электромагнитных волн антеннами решетки ограничивают (путем уменьшения электродинамических размеров антенн) некоторой допустимой величиной, при которой систематические составляющие СКО σ_θs и σ_βs, обусловленные взаимным влиянием антенн, не превышают установленных значений, что, соответственно, приводит к ухудшению чувствительности пеленгования и увеличению случайных составляющих СКО σ_θr и σ_βr по азимуту и углу места.

При наличии на частоте сигнала пеленгуемого ИРИ помехового сигнала другого назначения, согласно (8), структура суммарного интерференционного электромагнитного поля приводит к формированию на выходах антенн сигналов , которые при их обработке согласно рассматриваемых способа и устройства пеленгования по формулам (16)-(18) приводят к возникновению аномальных ошибок радиопеленгования. Из-за отсутствия признака наличия или отсутствия в момент измерений помехового радиосигнала достоверность результатов радиопеленгования снижается.

Известен способ радиопеленгования, включающий когерентный прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус r_caw которой выбран таким, чтобы расстояние b между антеннами не превышало половину длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, одновременное измерение трех разностей фаз φ_j между сигналами и , когерентно принятыми n-й и k-й антеннами по формуле

где j=1, 2, 3;

;

;

- символ Кронекера с параметром z, принимающем значения z=j или z=n соответственно;

∗ - знак комплексного сопряжения, одновременное формирование трех амплитудных значений разностных сигналов R_j по формуле

где - знаковая функция параметра z, принимающего значения или z=φ_j соответственно, и однозначное определение азимута θ источника радиосигнала по формуле

[12. Патент Российской Федерации №2262119, кл. G01S 3/14, 3/74, опубл. 2005 г.]

Устройство, реализующее вышеупомянутый способ радиопеленгования, содержит три идентичные ненаправленные антенны, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку с радиусом r_caw, при котором расстояние между антеннами не превышает половину минимальной длины волны радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, три блока измерения разности фаз, три блока формирования разностных сигналов и вычислитель азимута θ радиосигналов [12].

Недостатками известных способа радиопеленгования и устройства, его реализующего, являются низкие точность и чувствительность пеленгования, а также - отсутствие возможности оценки достоверности результатов пеленгования. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами.

Во-первых, используемый в рассматриваемом способе радиопеленгования компенсационный способ устранения методических составляющих систематических ошибок пеленгования, обусловленных взаимным влиянием антенн и мачтового устройства, основан на формировании разностных диаграмм направленности пар антенн, которые, как следует из (9), имеют априорно определенную функциональную зависимость от азимута θ и угла места β пеленгуемого радиосигнала, не связанную с параметрами, обусловленными электродинамическим взаимодействием как между антеннами, так и мачтовым устройством. Однако в указанных способе и устройстве радиопеленгования появляется другая составляющая методических погрешностей, обусловленная частотной зависимостью форм разностных диаграмм направленности пар антенн, называемая, как известно [1], ошибкой «разноса». Физическая сущность ошибок «разноса» заключается в несоответствии крутизны разностной ДН крутизне относительной фазовой ДН пары антенн, связанной точной аналитической зависимостью с положением фронта электромагнитной волны. Ошибки «разноса» пропорциональны отношению базы b (расстоянию между антеннами) к длине волны радиосигнала λ. Согласно [8] для рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования при изменении отношения в пределах от 0,3 до 0,5 максимальные ошибки «разноса» изменяются в пределах от 0,1° до 0,4° соответственно.

Во-вторых, как следует из формулы (21), знак разностных диаграмм направленности пар антенн определяется знаком разности фаз сигналов, принятых указанной парой антенн. Как было ранее указано однозначное измерение разностей фаз между сигналами возможно в пределах ±80°. Ошибка в определении знака разности фаз между сигналами вблизи 0°, обусловленная, например, воздействием внутреннего шума, соответственно, согласно (21), приводит к ошибке определения знака разностной диаграммы направленности, которая в рассматриваемом случае (для «синфазных» сигналов), близка к нулевому значению, что с учетом алгоритма (22) приводит к случайной ошибке пеленгования, потенциально достижимое значение которой определяется формулой (3). Другая ситуация возникает при ошибке определения разности фаз между сигналами, среднее значение которой близко к ±180°, что возникает при расстояниях между антеннами, близких к половине длины волны радиосигнала. В этом случае ошибка в определении знака разности фаз, согласно (21) приводит к ошибке определения знака разностной диаграммы направленности, которая естественно, не равна нулевому значению и, как правило, близка к максимальному значению, что, согласно (22), приводит к возникновению аномальных ошибок пеленгования, которые могут составлять десятки градусов, что существенно снижает достоверность пеленгования. Как было отмечено ранее, в условиях взаимного влияния между антеннами и мачтовым устройством, во-первых, систематические составляющие ошибок измерений разностей фаз могут достигать значений ±(50÷80)°; во-вторых, существенно (до 4 раз) возрастают случайные составляющие ошибок измерений разностей фаз, обусловленные неравноточностью измерений, обусловленной уменьшением уровня полезного сигнала в одной из антенн относительно другой. В связи с этим для уменьшения вероятности возникновения аномальных ошибок и повышения тем самым достоверности пеленгования, радиус r_caw ТЭКАР ограничивают некоторой допустимой величиной, при которой расстояние b между антеннами обеспечивает получение максимальных разностей фаз порядка ±100°, что для ТЭКАР достигается при выполнении условия

где λ_min - минимальная длина волны рабочего диапазона длин волн пеленгуемых радиосигналов. Однако, согласно (3), указанный способ уменьшения аномальных ошибок приводит ухудшению чувствительности пеленгования и увеличению случайной составляющей ошибок пеленгования σ_θr.

В-третьих, при наличии на частоте сигнала пеленгуемого ИРИ помехового сигнала другого назначения, согласно (8), структура суммарного интерференционного электромагнитного поля приводит к формированию на выходах антенн сигналов , которые при их обработке согласно рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования по формуле (22) приводят к возникновению аномальных ошибок пеленгования. Из-за отсутствия признака наличия в момент измерений помехового радиосигнала достоверность результатов пеленгования снижается.

Кроме того, дополнительным недостатком известных способа и устройства радиопеленгования является возможность определения угла прихода радиосигнала только в азимутальной плоскости.

Известен способ радиопеленгования, включающий когерентный прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных осесимметричных антенн вибраторного типа, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус r_caw которой меньше третьей части длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, одновременное или поочередное измерение трех разностей фаз φ_j. между сигналами и , когерентно принятыми n-й и k-й антеннами по формуле

где j=1, 2, 3;

где ;

;

- символ Кронекера с параметром z, принимающем значения z=j или z=n соответственно,

выбор из трех разностей фаз φ₁, φ₂ и φ₃ m-й, значение модуля которой является максимальным или одним из максимальных значений модулей разностей фаз, одновременное или поочередное формирование трех амплитудных значений разностных сигналов R_i по формуле

где

m - значение индекса максимальной разности фаз;

- знаковая функция параметра и однозначное определение азимута θ и угла места β источника радиосигнала по формулам

где

[13. Патент Российской Федерации №2158001, кл. G01S 3/00, опубл. 2000 г.]. Необходимо отметить, что путем тригонометрических преобразований формула (27) с учетом выражений (11), (29) и (30) совпадает с формулой (22), то есть, представляется в виде

Известен также радиопеленгатор, содержащий три антенны, выполненные идентичными ненаправленными осесимметричными вибраторного типа, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку с радиусом r_caw, меньшим третьей части длины волны λ радиосигнала, причем положение фазовых центров первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, три блока измерения разности фаз, три блока формирования разностных сигналов, компаратор, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, амплитудный вычислитель азимута, вычислитель угла места, датчик параметров вычислений, формирующий априорно известные значения расстояния b между антеннами, длины волны λ радиосигнала и углов α_j ориентации антенн, и генератор управляющих сигналов, причем пара выходов первого радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов вторых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и первыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов второго радиоприемного блока соединена соответственно с первыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и вторыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов третьего радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов