Устройство для фазовой юстировки многоантенной системы
Патент 879526
Авторы
Устройство для фазовой юстировки многоантенной системы
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистическик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (зцм. к„.з
6 01 Б 5/08
6 01 К 29/10 (22) Заявлено 050229 (21) 2721190/18-09 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет
Опубликовано 07.1181. Бюллетень @ 41
Дата опубликования описания 07. 11. 81
Гос) аарствеииый комитет
СССР яо делам изобретеиий и открытий (53) УДК 21.317
{088.8) (С.Е.Фалькович, В.И.Пономарев, П.Ю.Костенко. и В.П.К6четов:. /
: /
f:
Харьковский авиационный институт им. Н. E.Úуковсйттго.. (.( (72) Авторъ изобретения
P3) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ФРИЗОВОЙ ЮСТИРОВКИ МНОГОАНТЕННОИ
СИСТЕМЫ
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах траекторных и радиоастрономических измерений.
Известно устройство для фазовой юстировки многоантенной системы, содержащее M приемных каналов, два блока из " корреляторов, (М-1) я. фазирующе-усилительных цепочек, состоящих иэ последовательно соединен-. ных смесителя, плавного фаэовращателя, дискретного фазовращателя и усилителя, два канальных сумМ(®-1 матора, соединеннйх с вычислителемрегистратором и генератор-синтезатор опорного сигнала, при этом первый приемный канал соединен с перМ1М-ч 2 вым и вторым блоками из корреляторов, остальные приемные каналы через фазирующе-усилительные цепочки соединены с вторым блоком из корреляторов, гетеродннные входы оыеоктелей подключены к выт ходам генератора-синтезатора опорных сигналов (1) .
Однако известное устройство не использует всю избыточную информацию, имеющуюся в многоканальной системе, и поэтому не позволяет проводить. юстировку с максимально достижимой точностью.
Цель изобретения — повышение точности юстировки системы по сигналу протяженного источника излучения.
Для этого в устройстве для фаэо-, вой юстировки многоантенной системы, содержащем М приемных каналов, ти
О два блока иэ . < корреляторов, М! М- I I (М-1) фаэирующе-усилительных цепсчек, состоящих иэ последовательно соединенных смесителя, плавного фазовращателя, дискретного фаэовраща35 теля и усилителя, два = каналь: м(м s) ных сумматора, соединеннЬ с вычислителем-регистратором и генераторсиитезатор опорного сигнала, при этом первый приемный канал соединен
20 с первым и вторым блоками из 22 йф корреляторов, остальные приемные каналы через фазирующе-усилительные цепочки соединены с вторым блоком нв корреляторов, гетеродвн2:1 ные входы смесителей подключены к выхОдам генератора-синтезатора опорных сигналов, между первым блоком м1 †"-"1 l корреляторов и первым канальным сумматором введен .первый матричный усилитель, а между й
879526 вторым блоком Ж- †"2- корреляторов и вторым Ю =-4 КанаЛЬНЫм суММатОром введен второй матричный усилитель.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Устройство для фазовой юстировки многоантенной системы содержит M приемных каналов 1-1, 1-Я 1-3,..., 1-М.два блока 2 и 3 из корреляторов 4 и 5, {M-1) фазирующеусилительных цепочек 6, состоящих из последовательно соединенных смесителя 7, плавного фазовращателя 8, дискретного фазовращателя 9 и усилителя 10, два †. -"1- канальнык сумматора 11 и 12,соединенных с вычислителем-регистратором 13, генераторсинтезатор 14 опорного сигнала, и матричные усилители 15 и 16,при этом приемный канау 1-1 соединен с блоками 2 и 3 из . корреляторов м м- ) .4 и.5,остальные приемные каналы 12,1-3, °,1-M через фазирующе-усилительные цепочки 6 соединены с блоком 3 из корреляторов 5,ãåòåðoМ(м-1) динные входй смесителей 7 подключены к выходам генератора синтезатора 14 опорных си гн алов, матричный у сиги тель
15 включен между блоком 2 корреляторов 4 и канальным м(м-с сумматором 11, а матричный усилитель
16 включен между блоком 3 .корреляторов я и 2бьы." канальным
;2. сумматором 12.
Устройство работает следующим образом.
С приемных каналов 1-1, 1-2, 1-3,...,1-М, подсоединенных к М антеннам, фазовые центры которых
7 расположены в точках 062 ... Вм на интеРвале наблюдения (-Т/2, T/2), отведенном на временную обработку сигналов, поступает суперпозиция сигнала от протяженного источника космического радиоизлучения и шума:
u (+)= Э„Ю+)„(+)
Здесь „(+.) = J ) g(yр,uu) ехр fjcv(4у — единичный вектор, направ- ленный перпендикулярно фронту плоской волны;
i — номер антенны, совпадающий с номером приемного канала. устройства;
Я{ш,У ) — случайная амплитуда плоской монохроматической волны с частотой Ю и,направлением распространения„Я
Сигналы Я„" (t) и шумы n„(t) представ« ляют собой независимые стационарные про цессы с нулевыми средними значениями.
Ва основании общей теории статических решений тематическое выражение оптимальной обработки поля {сигнала), регистрируемого элементами где
3S многоантенной системы при наличии шума, имеет следующий вид
Я - Т2 и (,ЦЦ,(41))=22 —.еК1Вя;-В 11 О;(бтУ" — )U
5 (+Р— ) - Щ, (« где AS - мощность источника
N0- спектральная плотность мощности шума; коэффициент пространственной корреляции между точками
В1„- и Б р расположенными в плоскости (Х,У), нормальной к е ничному вектору у, направленному на некоторую опорную точку на источникет С вЂ” скорость света.
Величины измеряемых параметров, 2р при которых выражение L(/U1(t)) ) принимает максимальное значение, принимаются за оценки измеряемых параметров.
В практике измерений отличие времени распространения сигнала S(t) с направления р Ki -й антенне по отношению к первой определяется уг- ловым разносом 8 и изменением его во времени О (угловым доплеровским сдвигом) по следующей формуле ь-У Я, Э1 ро С =С ("1А)" 1("1211) 3, 64 — косинус угла между на1 правлением вектора базы
B и единичным вектором напр)вления на источHHHIIC РО
С 1,P — СКЛОНЕНИЯ И ПРЯМЫЕ ВОСхождения вектора базы которые дЛя реаль40 ных систем определены заранее ) 42{.oq, ) о„) с некоторой точностью (возможно из геодезических измерений)и отыскивают45 ся лишь небольшие поправки к ним.
Тем самым считаются известными
8о. (, о,,Фо4) и &(Хог „Яо )у а устройство реализует следящий вариант юстировки.
5р При такой априорной информации о направлениях баз 9ойу(А О2Я), ОО Ыо, О4 ) зависимостью фукции К(В 4-В2р ) от поправок к направлениям баз можно пренебречь и считать эту функцию иэ55
В смесителях 7 каждой иэ фаэирующе-усилительных цепочек 6 колебание гетеродинируется напряжением, поступающим с сответствующего выхода генератора-синтезатора 14 опорных сиг40 валов с частотой 2м = Ж. " — -бк; сдвигается по фазе íà уголь = В)ф(1=2, м) в фазовращателях 8„ что позволяет частично скомпенсировать допплеровское смещение частоты на фазу сигнала в различных каналах. В дискретном
879526
10 где g — угловая скорость; а, b,c,а — известные величины. таким образом, предлагаемое устройство благодаря введению новых элементов — двух блоков матричных усилителей 15 и 16 - способно обеспечить большую точность юстировки ,всех элементов антенной системы роизвестной конфигурации,чем устройство прототипа.
Формула изобретения фазовращателе 9, сдвигающем фазу сигнала на угол K/2, происходит дифференцирование колебания U<() по времени. Для узкополосных сигналов такая аппаратурная реализация операции дифференцирования -выполняется достаточно точно. Продифференцированный сигнал с выхода дискретного фазовращателя 9 поступает на усилитель 10, который усиливает сигнал с коэффициентом усиления
К = t (-заданная величина) . Сигнал на выходе дискретного фазовращателя 9 пропорционален производной сигнала по Oq а на выходе усилителя 10 пропорционален производной сигнала по 8. С каждой пары выходов фазовращателей 8 и 9, относящихся к разным фазирующе-усилйтельным цепочкам 6, сигнал поступает на один из м (м-,(1 корреляторов 4, которые вычисляют корреляцию между 20 сигналом с выхода переменного фазовращателя 8 и i-й фазирующе-усили тельной цепочке 6 и производной сигнала по Ор на выходе дискретного фаэовращателя 9 в р-й фазирующе-уси- 25 лительной цепочке б при Р> 1 М-1 корреляторов 4 блока 2 вычисляют попарную корреляцию между сигналом приемного канала 1-1 устройства с сигналами с выходов дискретных фазовращателей 9. С каждой пары выходов переменных фазовращателей 8 и усилителей 10, расположенных в разных фазирующе-усилительных цепочках б, сигналы поступают на один иэ корреляторов 5 блока 3, которые вычисляют корреляцию между сигналом на выходе переменного фазовращателя 8 в i-й фазирующе-усилительной, цепочке
6 и производной сигнала по Ор на выходе усилителя 10 в р-й фазирую- 40 ще-усилительной цепочке б при р ) i °
На первые М входов корреляторов
5 второй группы, соединенных с входом ;1 устройства, поступает сигнал с первой антенны, а на вторые входы сиг-45 налы с выходов усилителей 10 из других каналов.
Сигналы с выходов корреляторов 4 первой группы поступают на соответствующие матричные усилители 15 с коэффициентами усиления, пропорциональными коэффициентам пространственной корреляции К (В1б-Blp), содержащими-Ф ся в матричных усилителях 15. Усиленные в матричных усилителях и просуммированные сумматором ll сигналы так- 55 же, как и сигналы с выходов корреляторов 5, прошедшие аналогичный блок матричного усилителя 16 и канальный сумматор 12, поступают в вычислительрегистратор„ 13< который по измеренным значениям 81 и б„.согласно алгоритмам вычисляет Д Pr по следующим формулам:
Устройство для фаэовой юстировки многоантенной системы, содержащее
N приемных каналов, два блока иэ
Л -) корреляторов (Й-1) фазирующе-усилительных цейочек, состоящих из последовательно соединенных смесителя, плавного фаэовращателя, дискретного фазовращателя и усилите." м(м > ля, дв . канальных суммато-
Ъ ра, соединенных с вычислителем-ре.гистратором и генератор-синтезатор опорного сигнала, при этом первый приемный канал соединен с первым и вторым блоками из " корреляторов, остальные приемные каналы через фазирующе-усилительные цепочки со инены с вторым блоком из ( м(м- корреляторов, гетеродинные входы смесителей подключены к выходам генератора-синтезатора опорных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности юстировки системы по сигналу протяженного источника излучения, между первым блоком -в —— — — корреляторов в м(м 1) 2 первым м(м канальным сумматором
2. введен первый матричный усилитель,. а между вторым блоком (" корреляторов в втормя м м 7 налакал сумматором введен второй матричный т усилитель.
Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе
1. ТИИЭР, т. 61, 1973, Р 9, с. 149-202 (прототип) .
879526
Составитель A. Кузнецов
Техред Р,.йч
Редактор С. Титова
Корректор Н. Швыдкая
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 9 713/16 Тираж 7 35 Подли сное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий
1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5