УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01S3/00 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах поиска и слежения за воздушными объектами.

Известно устройство определения направления [1]
В нем осуществляется определение направления на излучатель методом сравнения амплитуд. Определяется положение излучателя относительно равносигнального направления двух пересекающихся диаграмм направленности. Для этого используется суммарно -разностная обработка двух сигналов, принимаемых одновременно. Однако устройство имеет большую громоздкость высокочастотных узлов из-за наличия суммарно-разностных мостов, по числу пар каналов. Кроме того, при малом значении разности амплитуд (V₁,V₂) отношение (V₁-V₂)/(V₁ + V₂), не обеспечивает достаточной точности определения направления.

Известно устройство определения направления методом сравнения амплитуд, описанное в вышеупомянутом источнике на с. 408 410. В нем электромагнитная энергия поступает на первый и второй приемники, предварительно отразившись от зеркала антенны и далее пройдя соответственно через первый и второй излучатели, и первый и волноводные тракты. В приемниках осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы, логарифмическое усиление их и детектирование. В связи с этим зависимость измеряемого угла от интенсивности принимаемого сигнала при использовании логарифмических усилителей исключается.

С выходов приемников сигналы поступают в вычитающее устройство. С выхода вычитающего устройства напряжение, характеризующее разность напряжений, поступающих на его вход, подается к исполнительному блоку, который в зависимости от применяемости устройства, осуществляет окончательные действия (например, управляет приводом антенны, отображает направление ими, осуществляет вторичную обработку в процессе поиска).

Величина напряжения с выхода вычитающего устройства характеризует положение объекта относительно равносигнальной зоны и зависит от отношения амплитуд сигналов, но ни от их величины.

Однако неравенство коэффициентов усиления каналов и их нестабильность приводят к погрешностям в определении направления. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения направления.

Достигается это введением синхронизатора, маломощного импульсного передатчика, дополнительного волноводного тракта, контрольного излучателя, суммирующего устройства и индикатора направления, при этом выход синхронизатора соединен со вторым входом суммирующего устройства и через маломощный импульсный передатчик, дополнительный волноводный тракт с входом контрольного излучателя, имеющего электромагнитную связь по выходу, с зеркалом антенны, первый вход суммирующего устройства соединен с выходом вычитающего устройства, второй с выходом синхронизатора, а его выход с входом вышеупомянутого индикатора направления.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 контрольный излучатель; 2 дополнительный волноводный тракт; 3 маломощный импульсный передатчик; 4 синхронизатор; 5 зеркало антенны; 6, 7 излучатели; 8,9 - волноводные тракты; 10, 11 логарифмические приемники; 12 вычитающее устройство; 13 суммирующее устройство; 14 индикатор направления.

При этом выход синхронизатора 4 соединен со вторым входом суммирующего устройства 13 и через маломощный импульсный передатчик 3, дополнительный волноводный тракт 2 с входом контрольного излучателя 1, имеющего электромагнитную связь по выходу с зеркалом антенны 5, выход суммирующего устройства 13 соединен со входом индикатора направления 14, а его первый вход с выходом вычитающего устройства 12, первый и второй входы которого соответственно соединены через приемник 10, волноводный тракт 8 с выходом излучателя 6, и через приемник 11, волноводный тракт 9 с входом излучателя 7, имеющего, вместе с излучателем 6, электромагнитные связи по входам с зеркалом антенны 5.

Работа устройство осуществляется следующим образом.

Электромагнитная энергия поступает на входы приемников 10 и 11, предварительно отразившись от зеркала антенны 5 и пройдя через излучатели 6, 7 и волноводные тракты 8, 9.

В приемниках 10 и 11 осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы, логарифмическое усиление их и детектирование. При нахождении объекта в зоне пересечения диаграмм направленности приемников, зависимость измеряемого угла от интенсивности принимаемого сигнала при использовании логарифмических усилителей исключается. С выходов приемников сигналы поступают в вычитающее устройство 12, где осуществляется вычитание амплитуд. Напряжение с выхода вычитающего устройства 12 характеризует положение объекта относительно равносигнальной зоны двух пересекающихся диаграмм направленности и зависит не от величины амплитуд сигналов, а от их отношения.

Для устранения влияния неравенства коэффициентов усиления приемников на точность измерения вводится синхронизатор 1, маломощный импульсный генератор 3, дополнительный волноводный тракт 2, контрольный излучатель 1 и суммирующее устройство 13.

Синхронизатор 4 осуществляет управление работой маломощного импульсного передатчика 3, выдавая тактовые синхроимпульсы с частотой, например, 0,5 Гц. Маломощный импульсный передатчик формирует электромагнитные импульсы с несущей частотой, равной несущей частоте, на которую настроены приемники 10 и 11. Эти импульсы, пройдя через дополнительный волноводный тракт 2 с помощью контрольного излучателя 1, излучаются в направлении зеркала антенны 5. Расположение контрольного излучателя показано на фиг. 2, где контрольный излучатель 23 расположен симметрично относительно излучателей 24 и 25, принимающих электромагнитную энергию от объекта, отраженную от зеркала антенны 22. Поэтому количество электромагнитной энергии, поступающей на излучатели 24 и 25 от излучателя 23, после ее отражения от зеркала 22, будет равным. Однако в случае неравенства коэффициентов усиления приемников 10 и 11, на выходе вычитающего устройства 12 будет иметь место напряжение, зависящее от величины этого неравенства.

В суммирующем устройстве 13 происходит сложение контрольного напряжения с рабочими напряжениями, поступающими непосредственно с вычитающего устройства 12. При этом для запоминания величины контрольного напряжения для последующего суммирования может быть, например, осуществлена предварительная аналогово-цифровая обработка. После суммирования, в случае необходимости, цифровая информация может быть снова переведена в аналоговую. С выхода суммирующего устройства 13 откорректированное значение положения объекта относительно равносигнальной зоны поступает в блок 14, который в зависимости от характера использования производит оконечные операции, связанные, например, с управлением поворотом антенны, отображением или вторичной обработкой.

Предлагаемое устройство можно использовать в радиолокаторах, предназначенных, например, для целей управления воздушным движением или слежением за объектом. При этом увеличиваются точностные характеристики по азимуту и углу места.

Устройство определения направления увеличивает точность определения направления, благодаря введению синхронизатора, маломощного импульсного передатчика, дополнительного волноводного тракта, контрольного излучателя, электронного коммутатора и суммирующего устройства, при этом выход синхронизатора соединен с первым входом электронного коммутатора и через маломощный импульсный передатчик, дополнительный волноводный тракт, соединен с входом контрольного излучателя, имеющего электромагнитную связь по выходу с зеркалом антенны, а второй вход и выход электронного коммутатора соответственно соединен с выходом вычитающего устройства и с первым входом суммирующего устройства, второй вход которого соединен с вышеупомянутым выходом вычитающего устройства, а выход с выходом исполнительного блока. 2 ил.

Устройство определения направления, состоящее из зеркала антенны, двух излучателей, двух волноводных трактов, двух логарифмических приемников, вычитающего устройства и индикатора направления, где первый и второй излучатели имеют электромагнитные связи по входам с зеркалом антенны и имеют выходы, соответственно соединенные через первый и второй волноводные тракты, первый и второй логарифмические приемники с первым и вторым входами вычитающего устройства, отличающееся тем, что вводятся синхронизатор, маломощный импульсный передатчик, дополнительный волноводный тракт, контрольный излучатель и суммирующее устройство, при этом выход синхронизатора соединен с вторым входом суммирующего устройства и через маломощный импульсный передатчик дополнительный волноводный тракт соединен с входом контрольного излучателя, имеющего электромагнитную связь по выходу с зеркалом антенны, а первый вход и выход суммирующего устройства соответственно соединены с выходом вычитающего устройства и с входом индикатора направления.