ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 1995 года по МПК G01S3/48 

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для пеленгации источников излучения.

Известен пеленгатор, в котором пеленг определяется по разности фаз сигналов, принятых соседними антенными элементами (Европейский патент N 0338479, кл. Н 01 Q 1/18, 1989). В нем поворот диаграммы направленности осуществляется механически, что снижает быстродействие пеленгатора, его точностные и массогабаритные характеристики.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к заявляемому является пеленгатор на базе антенной решетки, в котором пеленг вычисляется по разностям фаз между сигналами, принятыми несколькими антенными элементами (патент США N 4103304, кл. F 01 S 3/48, 1978). Точность пеленгования этим пеленгатором невысока из-за большой ширины диаграммы направленности антенной системы.

Цель изобретения повышение точности пеленгации.

Это достигается тем, что в пеленгаторе, включающем N идентичных приемных антенных элементов, N делителей мощности, (N-1) фазовращателей и вычислитель пеленга, приемные антенные элементы выполнены параметрическими, введены генератор накачки, первый выход которого через первый делитель мощности соединен с входом первого приемного антенного элемента, а каждый i-й выход (где i ) через последовательно соединенные (i-1)-ный фазовращатель и i-й делитель мощности с входом i-го приемного антенного элемента, последовательно соединенные сумматор, входы которого подключены к выходам соответствующих антенных элементов, и блок фиксации максимума сигнала, (N-1) фазометров, первые входы которых соединены с вторым выходом первого делителя мощности, второй вход i-го фазометра соединен с вторым выходом (i+1)-го делителя мощности, функциональный преобразователь, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих фазовращателей, выходы фазометров соединены с соответствующими входами функционального преобразователя и вычислителя пеленга, вход запуска которого подключен к выходу блока фиксации максимума сигнала.

На чертеже приведена структурная схема пеленгатора.

Устройство содержит приемные антенные элементы 1, выполненные параметрическими, сумматор 2, делители мощности 3, фазовращатели 4, фазометры 5, функциональный преобразователь 6, генератор накачки 7, блок 8 фиксации максимума сигнала, вычислитель пеленга 9.

В качестве параметрического антенного элемента использован элемент, который близок по способу приема сигнала магнитной антенне, но не может быть назван таковой. Магнитная антенна является пассивным устройством и выполняет исключительно прием сигнала. В отличие от нее прием полезного сигнала предложенным элементом ПАР сопровождается параметрическим сложением с сигналом накачки, т. е. преобразованием полезного сигнала, которое характеризуется его усилением и возможным изменением несущей частоты (имеется ввиду переход на суммарную ω_з=ω_н+ω_c или разностную ω₂=ω_н-ω_c частоту). В то же время предложенный элемент ПАР нельзя в полной мере считать параметрическим усилителем. Несмотря на сходство в принципе действия этих устройств, имеется существенное различие. Полезный сигнал принимается предложенным элементом ПАР по полю (свойство, присущее антеннам), в то время как на вход параметрического усилителя он поступает от какого-либо источника сигнала.

Так как прием сигнала и его параметрическое усиление осуществляются единым устройством, его можно назвать параметрической антенной.

Параметрическая приемная антенна имеет существенные отличия от названной системы, она выступает одновременно как антенна, преобразователь частоты и усилитель, т.е. дает возможность при изменении магнитной проницаемости магнитопровода под действием накачки увеличить действующую высоту антенны, коэффициент усиления. Для параметрической антенны также характерно повышение чувствительности в сравнении с электрическими антеннами или другими входами магнитных антенн. Это свойство объясняется тем, что ферромагнетики (из этого материала изготовлен магнитопровод) являются более чувствительными к воздействию внешнего электромагнитного поля, чем соленоид с металлической обмоткой.

Функциональный преобразователь может быть реализован на базе микропроцессора 580 ВМ 80.

В качестве генератора накачки может быть использован генератор плавного диапазона.

Пеленгатор работает следующим образом.

Сигналы с выходов генератора накачки 7 через делители мощности 3 поступают на параметрические приемные антенные элементы 1 и фазометры 5. Сигнал с первого делителя мощности 3 подается на первые входы фазометров 5, на вторые входы которых поступают сигналы с других делителей мощности 3 для сравнения их фаз с фазой сигнала на первом антенном элементе 1. Сигналы, пропорциональные измеренным разностям фаз с выходов фазометров 5 подаются на функциональный преобразователь 6, формирующий на основании полученной информации, а также заложенных в его память сведений о необходимой разности фаз сигналов накачки в каждом тракте и начала отсчета сигналы управления фазовращателями 4, обеспечивающими такую коррекцию фазы сигналов накачки каждого антенного элемента 1, чтобы фазы этих сигналов были равны друг другу.

Сигналы с антенных элементов 1 складываются в сумматоре 2. Сигнал с выхода сумматора 2 поступает на вход блока 8 фиксации максимума сигнала.

Поиск источников излучения осуществляется вращением диаграммы направленности приемной антенной решетки путем управления фазой сигналов накачки. В момент появления источника излучения в поле зрения приемной антенны блок фиксации максимума сигнала 8 запускает вычислитель пеленга 9, который по сигналам с выходов фазометров 5 производит вычисление пеленга источника излучения.

Связь между пеленгом и измеренными разностями фаз определяется следующим соотношением:
α=κ[εp(t)]arcsin sin arccos
1,25a2i

+b2i-b 2aa2i+b2i-b
×cos arcsinba2i+b2i-b
×sin arccos
где а_i расстояние между i-м и первым приемными антенными элементами,
b_i сигнал на выходе (i-1)-го фазометра;
r расстояние до излучателя (задается исходя из условий применения пеленгатора);
N четное число;
j [0,1] функция выбора диаграммы направленности (суммарная, разностная, суммарная, суммарно-разностная, адаптивная),
κ[ε _p(t)] коэффициент, зависящий от расположения приемных антенных элементов (для линейной антенной решетки постоянная величина).

Предлагаемый пеленгатор позволяет определять пеленг источника излучения с высокой точностью и быстродействием, имея небольшие массу и габариты.

Использование: в радиолокации для пеленгации источников излучения. Сущность изобретения: пеленгатор содержит приемные антенные элементы 1, сумматор 2, двигатели мощности 3, фазовращатели 4, фазомеры 5, функциональный преобразователь 6, генератор накачки 7, блок 8 фиксации максимума сигналов, вычислитель пеленга 9. 1 ил.

ПЕЛЕНГАТОР, включающий N идентичных приемных антенных элементов, N делителей мощности, N-1 фазовращателей и вычислитель пеленга, отличающийся тем, что приемные антенные элементы выполнены параметрическими, введены генератор накачки, первый выход которого через первый делитель мощности соединен с входом первого приемного антенного элемента, а каждый i-й выход через последовательно соединенные (i-1)-й фазовращатель и i-й делитель мощности с входом i-го приемного антенного элемента, последовательно соединенные сумматор, входы которого подключены к выходам соответствующих антенных элементов и блок фиксации максимума сигнала, N-1 фазометров, первые входы которых соединены с выходом первого делителя мощности, второй вход i-го фазометра соединен с вторым выходом (i+1)-го делителя мощности, функциональный преобразователь, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих фазовращателей, выходы фазометров соединены с соответствующими входами функционального преобразователя и вычислителя пеленга, вход запуска которого подключен к выходу блока фиксации максимума сигнала.