фазовый пеленгатор
Классы МПК: | G01S3/00 Пеленгаторы для определения направления, с которого поступают инфразвуковые, звуковые, ультразвуковые колебания, электромагнитные волны или потоки элементарных частиц, не имеющие выраженной направленности G01S3/46 с использованием разнесенных антенн и измерением фазового сдвига или временного запаздывания снимаемых с них сигналов (системы определения разности пути, пройденного сигналом) |
Автор(ы): | Заренков В.А., Заренков Д.В., Дикарев В.И. |
Патентообладатель(и): | Заренков Вячеслав Адамович, Заренков Дмитрий Вячеславович, Дикарев Виктор Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-09-24 публикация патента:
20.06.2003 |
Предлагаемый пеленгатор относится к радиолокации, радионавигации и может быть использован для определения угловой координаты источника излучения фазоманипулированного (ФМН) сигнала. Фазовый радиопеленгатор содержит первую 1 и вторую 2 приемные антенны, первый 3 и второй 4 приемники, первый 5, второй 6 и третий 14 перемножители, первый 7 и второй 8 узкополосные фильтры, первый 9 и второй 21 фазовращатели на 90o, фазовый детектор 10, первый 11 и второй 16 индикаторы, коррелятор 12, блок 13 регулируемой задержки, фильтр 15 нижних частот, экстремальный регулятор 17, измерительный прибор 18, первый 19, второй 20, третий 22 и четвертый 23 квадраторы, масштабирующий перемножитель 24, вычитатель 25 и сумматор 26. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение чувствительности пеленгатора при измерении малых фазовых сдвигов, определяющих направление на источнике излучения ФМН-сигнала. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Фазовый пеленгатор, содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, первый перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом первого приемника, первый узкополосный фильтр и первый фазовращатель на 90o, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй приемник, второй перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом второго приемника, второй узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на 90o, и первый индикатор, последовательно подключенные к выходу второго приемника блок регулируемой задержки, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого приемника, фильтр нижних частот и измерительный прибор, выход фильтра нижних частот через экстремальный регулятор подключен к второму входу блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен второй индикатор, отличающийся тем, что в него введены четыре квадратора, второй фазовращатель на 90o, масштабирующий перемножитель, вычитатель и сумматор, причем к выходу фазового детектора последовательно подключены первый квадратор, второй квадратор и сумматор, выход которого соединен с вторым входом первого индикатора, к выходу фазового детектора последовательно подключены второй фазовращатель на 90o, третий квадратор, масштабирующий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого квадратора, и вычитатель, второй вход которого через четвертый квадратор соединен с выходом третьего квадратора, а выход подключен к второму входу сумматора.Описание изобретения к патенту
Предлагаемый пеленгатор относится к радиолокации, радионавигации и может быть использован для определения угловой координаты источника излучения фазоманипулированного (ФМН) сигнала. Известны устройства для пеленгации источников излучения сигналов (авт. свид. СССР 164326, 558584, 1555695, 1591664, 1591665, 1602203, 1679872, 1730924, 1746807, 1832947; патенты РФ 2006872, 2003131, 2012010, 2010258, 2165628. Космические траекторные измерения. Под редакцией П.А. Ажаджанова и др. - М.: Сов. радио, 1969, с. 244-245; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979 и другие). В качестве базового устройства выбран "Фазовый пеленгатор" (патент РФ 2165628, G 01 S 3/00, 2000). Данный пеленгатор обеспечивает разрешение противоречия между требованиями к точности измерений и однозначности отсчета угловой координаты. Это достигается применением двух измерительных шкал: фазовой шкалы - точной, но неоднозначной, и временной шкалы - грубой, но однозначной. При этом за счет свертки спектра принимаемых ФМН-сигналов повышается чувствительность, помехозащищенность и точность измерения разности фаз между сигналами, прошедшими два канала фазового пеленгатора. Причем скачки фазы в принимаемых ФМН - сигналах не оказывают влияния на результаты пеленгации. Технической задачей изобретения является повышение чувствительности пеленгатора при измерении малых фазовых сдвигов

U1(t) = V1(t)





где V1(t),V2(t-




d - расстояние между приемными антеннами 1 и 2, расположенными на одной линии (измерительная база);

c - скорость распространения света;









с выходов приемных антенн 1 и 2 поступают на входы приемников 3 и 4 соответственно, где они усиливаются и ограничиваются по амплитуде:
U3(t) = V0





где V0 - порог ограничения. Указанные сигналы в перемножителях 5 и 6 перемножаются сами на себя. В результате этого на выходах перемножителей 5 и 6 образуются следующие результирующие напряжения:
U5(t) = V1



U6(t) = V1





где V1 = 1/2K1

K1 - коэффициент передачи перемножителей, которые представляют собой вторые гармоники канальных напряжений. Следует отметить, что ширина спектра




тогда как ширина спектра вторых гармоник определяется длительностью Тс сигналов:



Это обстоятельство позволяет выделить гармонические колебания U5(t) и U6(t) с помощью узкополосных фильтров 7 и 8, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех. Если гармонические колебания U5(t) и U6(t) с выходов узкополосных фильтров 7 и 8 непосредственно подать на фазовый различитель 10, то на выходе последнего получим

где V2 = 1/2К2





К2 - коэффициент передачи фазового детектора (фазового различителя). Из приведенного соотношения видно, напряжение на выходе различителя зависит от угла



Uвых(









Приведенную зависимость обычно называют пеленгационной характеристикой (фиг.2). Крутизна характеристики в области малых углов


Таким образом, крутизна характеристики определяется величиной отношения d/




Крутизна пеленгационной характеристики определяет величину зоны нечувствительности 2




n = 2d/

Для однозначного отсчета необходимо выбрать n=1, т.е. выбрать измерительную базу d исходя из условия
d<

Так формируется фазовая шкала отсчета угловой координаты



cos4











Напряжения Uвых(




U7(t) = V22



Это напряжение поступает на вход второго квадратора 20, на выходе которого формируется напряжение
U8(t) = V42



Одновременно напряжение Uвых(

U9(t) = V2







которое подается на вход третьего квадратора 22. На выходе последнего формируется напряжение
U10(t) = V22



Это напряжение поступает на вход четвертого квадратора 23, на выходе которого формируется напряжение
U11(t) = V42



Напряжения U7(t) и U10(t) с выходов квадраторов 19 и 22 соответственно поступают на два входа масштабирующего перемножителя 24, на выходе которого формируется напряжение
U12(t) = 6








Напряжения U11(t)и U12(t) поступают на два входа вычитателя 25, на выходе которого формируется напряжение

Напряжения U8(t)и U13(t) поступают на два входа сумматора 26, на выходе которого формируется напряжение

Это напряжение фиксируется на втором входе первого индикатора 11. Напряжения U3(t) и U4(t) с выходов приемников 3 и 4 одновременно поступают на два входа коррелятора 12, состоящего из блока 13 регулируемой задержки, перемножителя 14 и фильтра 15 нижних частот. Получаемая на выходе коррелятора 12 корреляционная функция R(


где t1, t2 - время прохождения сигналом расстояний R1 и R2 от источника излучения до первой 1 и второй 2 приемных антенн. Максимальное значение R(


где


Значение угловой координаты





где m - количество полных циклов измеряемой разности фаз, определяемое временной шкалой;







Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг


Класс G01S3/00 Пеленгаторы для определения направления, с которого поступают инфразвуковые, звуковые, ультразвуковые колебания, электромагнитные волны или потоки элементарных частиц, не имеющие выраженной направленности
Класс G01S3/46 с использованием разнесенных антенн и измерением фазового сдвига или временного запаздывания снимаемых с них сигналов (системы определения разности пути, пройденного сигналом)