амплитудный радиопеленгатор
Классы МПК: | G01S3/10 способы и устройства для уменьшения или компенсации ошибок в определении пеленга, расположения и тому подобных ошибок |
Автор(ы): | Бабушкин Л.Н. |
Патентообладатель(и): | Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-03-22 публикация патента:
27.12.1996 |
Изобретение может использоваться в системах радионавигации. Использование радиопеленгатора обеспечивает, во-первых, уменьшение смещения оценки пеленга вследствие устранения априорной неопределенности в пеленгационной чувствительности и во-вторых - равноточность измерений ввиду стабилизации пеленгационной чувствительности посредством адаптивной перестройки углового разнесения диаграмм направленности в меняющихся условиях распространения радиоволн на трассах с рассеянием. Антенна пеленгатора выполнена с регулируемым угловым разнесением двух диаграмм направленности, с управляющим угловым разнесением входом и двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к вычитателю. Кроме этого, каждый выход антенны через соответствующий линейный приемник соединен с входом коррелятора, выход которого через логарифматор подключен к первому входу первого умножителя, второй вход этого умножителя соединен с первым входом второго умножителя и через второй квадратор подключен к клемме ввода значения ширины диаграмм направленности, выход первого умножителя подключен к входу сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные первый квадратор и устройство задержки подключен к выходу второго делителя и управляющему угловым разнесением воду антенны, выход устройства задержки соединен с вторыми входами второго и третьего умножителей, клемма ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности подключена к первому входу третьего умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго делителя, выход сумматора и выход второго умножителя соединены с входами первого делителя, выход которого подключен к первым входам второго и третьего делителей, выход вычитателя соединен с вторым входом третьего делителя, выход которого подключен к индикатору. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Амплитудный радиопеленгатор, содержащий антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к вычитателю, отличающийся тем, что антенна выполнена с регулируемым угловым разнесением диаграмм направленности и с управляющим угловым разнесением входом, а также введены два линейных приемника, коррелятор, логарифматор, три умножителя, сумматор, два квадратора, устройство задержки, три делителя, клемма ввода значения ширины диаграмм направленности, клемма ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности и индикатор, причем каждый выход антенны через соответствующий линейный приемник соединен с входом коррелятора, выход которого через логарифматор подключен к первому входу первого умножителя, второй вход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя и через второй квадратор подключен к клемме ввода значения ширины диаграмм направленности, выход первого умножителя подключен к входу сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные первый квадратор и устройство задержки подключен к выходу второго делителя и управляющему угловым разнесением входу антенны, выход устройства задержки соединен с вторыми входами второго и третьего умножителей, клемма ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности подключена к первому входу третьего умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго делителя, выход сумматора и выход второго умножителя соединены с входами первого делителя, выход которого подключен к первым входам второго и третьего делителей, выход вычитателя соединен с вторым входом третьего делителя, выход которого подключен к индикатору.Описание изобретения к патенту
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 [1] 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 ДН. Наличие рассеивающей среды нарушает когерентность поля в месте приема и вызывает известное расширение ДН антенн (например, [2]). Степень подобного расширения может достигать полутора двух раз, что является причиной трехкратного и более снижения ПЧ по сравнению с ее значением в когерентном поле. Использование в этих условиях для определения пеленга значения ПЧ справедливого для когерентного поля приводит в известном пеленгаторе к появлению дополнительных ошибок к смещению оценок пеленга и их неравноточности. Рассматриваемый амплитудный пеленгатор позволяет повысить точность пеленгования источников излучения в рассеивающих средах. С этой целью в известном амплитудном радиопеленгаторе, содержащем антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к вычитателю, антенна выполнена с регулируемым угловым разнесением диаграмм направленности и с управляющим угловым разнесением входом, а также введены: два приемника, коррелятор, логарифматор, три умножителя, сумматор, два квадратора, устройство задержки, три делителя, клемма ввода значения ширины диаграмм направленности, клемма ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности и индикатор. Причем, каждый выход антенны через соответствующий приемник соединен с входом коррелятора, выход которого через логарифматор подключен к первому входу первого умножителя, второй вход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя и через второй квадратор подключен к клемме ввода ширины диаграмм направленности. Выход первого умножителя подключен к входу сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные первый квадратор и устройство задержки подключен к выходу второго делителя и управляющему угловым разнесением входу антенны. Выход устройства задержки соединен с вторыми входами второго и третьего умножителей. Клемма ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности подключена к первому входу третьего умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго делителя. Выход сумматора и выход второго умножителя соединены с входами первого делителя, выход которого подключен к первым входам второго и третьего делителей. Выход вычитателя соединен с вторым входом третьего делителя, выход которого подключен к индикатору. Структурная электрическая схема амплитудного радиопеленгатора приведена на чертеже. Амплитудный радиопеленгатор содержит антенну 1 с регулируемым угловым разнесением диаграмм направленности, с двумя выходами и управляющим угловым разнесением входом, логарифмические приемники 2 и 3, приемники 4 и 5, коррелятор 6, логарифматор 7, первый умножитель 8, сумматор 9, первый 10 и второй 11 квадраторы, второй умножитель 12, устройство задержки 13, первый 14 и второй 15 делители, индикатор 16, третий делитель 17, третий умножитель 18, вычитатель 19, клемма К1 ввода значения ширины диаграмм направленности и клемма К2 ввода стабилизируемого значения пеленгационной чувствительности. Практически, регулировка углового разнесения ДН может быть реализована, например, известным способом посредством изменения расстояния между облучателями расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны. Пеленгационная характеристика амплитудного пеленгатора аналитически представляется в виде зависимости выраженной в децибеллах разностной амплитуды![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071036/916.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-2t.gif)
где U1, U2 амплитуды на выходах антенны;
ap величина углового разнесения ДН;
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-3t.gif)
ПЧ пеленгатора в когерентном поле, дБ/град. Из 1 и 2 следует обычно используемый алгоритм пеленгования:
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-4t.gif)
Для частично когерентного поля в месте приема, выражение для ПЧ логично представить в виде
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-5t.gif)
где
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-6t.gif)
В рассеивающих средах, в общем случае
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-7t.gif)
В результате, после использования 6 в 4 и 5, пеленгационная чувствительность
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-8t.gif)
алгоритм оценки пеленга:
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-9t.gif)
Алгоритм 8 позволяет устранить смещение оценки пеленга посредством исключения априорной неопределенности в ПЧ. Однако, это, как уже отмечалось, не устраняет нестабильности ПЧ при изменении условий распространения радиоволн, что, например, приводит к неравноточности измерений. Из 4 следует, что добиться стабилизации ПЧ можно посредством изменения углового разнесения ДН пеленгатора
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-10t.gif)
где
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-11t.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-12t.gif)
Для получения из 10 алгоритма адаптивной перестройки углового разнесения ДН, необходимо определить неизвестную, существующую в данных условиях распространения, эффективную ширину ДН пеленгатора
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-13t.gif)
где ПЧ
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-14t.gif)
где
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-15t.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071008/920.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071066/956.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-16t.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071080/2071080-17t.gif)
![амплитудный радиопеленгатор, патент № 2071080](/images/patents/401/2071006/945.gif)
1. Леонов А. И. Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М. Радио и связь, 1984, с.67 (прототип). 2. Шифрин Я. С. Вопросы статистической теории антенн. М. Сов. радио, 1970, с.265 266.
Класс G01S3/10 способы и устройства для уменьшения или компенсации ошибок в определении пеленга, расположения и тому подобных ошибок