МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 1998 года по МПК G01S3/22 G01S3/10 

Изобретение относиться к моноимпульсным пеленгаторам (МП) и предназначено для измерения угловых координат (УК) радиолокационных целей.

Известны МП, содержащие включенные последовательно антенну, преобразователь угловой информации и угловой дискриминатор (УД) с выходами для сигналов ошибок (СО) [например, Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация - М. : Радио и связь, 1984, с.11, рис. 1.2, с. 77 - 81, рис. 4.8 - 4.14; патент Великобритании N 1402711 от 25.05.71, кл. H 4 D (кл. G 01 S 3/22, 3/10); патент США N 4084160 от 11.04.78, кл. 343/16 (кл. G 01 S 3/80); патент США N 4646095 от 16.08.85, кл. 342/149, 342/194 М (кл. G 01 S 13/44) и др.].

Антенны известных МП имеют многолепестковые диаграммы направленности (ДН), а пеленгационные характеристики (ПХ), т.е. зависимости измеряемых СО от УК, имеют помимо главной равносигнальной зоны (РСЗ) с главным равносигнальным направлением (РСН) также и боковые РСЗ с боковыми РСН.

Однако для пеленгования используется лишь часть главной РСЗ, соответствующая, например, эффективной ширине суммарной диаграммы направленности, так как за ее пределами, особенно в боковых РСЗ, резко возрастают как случайная, так и систематическая составляющие ошибки пеленгования, т.е. снижается точность (например, Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям. - М.: Сов. Радио, 1976, с.57, рис. 2.12).

Кроме того, открывается также возможность эффективного помехового воздействия на МП за пределами рабочего диапазона углов, что снижает его помехозащищенность (например, Вакин С. А. , Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968, с. 171 - 174, рис. 4.3 и 4.4, а также Максимов М.В. и др. Защита от радиопомех - М.: Сов. радио, 1976, с. 360).

Наиболее близким по функциональной схеме является МП по патенту Великобритании N 1402711 от 25.05.71, кл. H 4 D (кл. G 01 S 3/22, 3/10), содержащий включенные последовательно четырехканальную антенну, суммарно-разностный преобразователь и угловой дискриминатор (УД) с выходами для азимутального U_α , угломестного U_β и квадрупольного U_k сигналов ошибок (СО), как показано на фиг.1.

Антенна служит для перекодировки пространственных УК цели (т.е. УК в двух взаимноперпендикулярных плоскостях азимута α и места β ) из параметров принимаемого от нее радиолокационного сигнала в параметры сигналов четырех антенных каналов A = A (α,β), B = B (α,β), C = C (α,β), и D = D (α,β).

Суммарно-разностный преобразователь служит для сопряжения антенны с УД посредством перекодировки пространственных УК из параметров сигналов четырех антенных каналов в параметры четырех других сигналов - суммарного Σ , двух разностных сигналов по углам азимута Δ_α и места Δ_β , а также в параметры квадрупольного K сигнала, где
Σ = 1/2 (A + B + C + D),
Δ_α = 1/2 (A - B + C - D),
Δ_β = 1/2 (A + B - C - D),
K = 1/2 (A - B - C + D).

УД служит для формирования азимутального U_α, угломестного U_β и квадрупольного U_k СО в виде следующих аддитивных отношений
U_α= Δ_α/Σ, U_β= Δ_β/Σ и U_k= k/Σ. (2)
Причем, функциями УК являются не только сами СО, но и их соотношения.

Так, в рабочем диапазоне углов главной РСЗ

а за его пределами, в том числе в большей части в боковых РСЗ, это условие не выполняется, т.е. и/или как показано на фиг.3.

На координатной плоскости фиг.3 нанесены границы главной и первой боковой РСЗ, а индексом "*" выделены направления, для которых выполняется соотношение (3).

Из приведенных характеристик видно, что при k_му = 1 угловые размеры главной и боковой РСЗ, выделенные индексом "*", составляют S_г/S_го = 0,717 и S_б/S_бо = 0,337 соответственно относительно исходных.

Таким образом, если измеряемые СО выдавать на выход только в случае, когда выполняется соотношение (3), то размеры ПХ за пределами рабочей части главной РСЗ могут быть существенно уменьшены.

Однако состав элементов известного МП и функциональные связи не обеспечивают реализации указанной возможности, что снижает точность и помехозащищенность.

Целью данного изобретения является уменьшение указанных недостатков, а именно повышение точности измерения УК и помехозащищенности МП, за счет уменьшения размеров апертуры ПХ за пределами рабочего диапазона углов.

Цель достигается тем, что в известной МП, содержащей включенные последовательно четырехканальную антенну, суммарно-разностный преобразователь и УД с выходами для азимутального, угломестного и квадрупольного СО, дополнительно введены три нормально разомкнутых ключа, каждый из которых включен последовательно с соответствующим выходом УД, а также введены три определителя модуля, масштабирующий усилитель (МУ), два решающих устройства и логический элемент "И", причем выход УД для азимутального и угломестного СО через первый и второй определители модуля соединены с сигнальными входами соответственно первого и второго решающих устройств, выход УД для квадрупольного СО через последовательно включенные третий определитель модуля и масштабирующий усилитель соединен с пороговыми входами обоих решающих устройств, выходы которых через логический элемент "И" соединен с управляющими входами трех нормально разомкнутых ключей.

Введение в МП дополнительных устройств и их функциональных связей повышает точность измерения УК и помехозащищенность за счет уменьшения размеров ПХ за пределами рабочего диапазона углов.

На фиг. 1 и 2 изображены функциональные схемы известного и предложенного МП.

На фиг.3 индексом "*" выделены направления, по которым выполняется соотношение (3)
при К_му=1
Известный и предложенный МП содержат включенные последовательно четырехканальную антенну, суммарно-разностный преобразователь и УД с выходами для азимутального U_α , угломестного U_β и квадрупольного U_k CO.

Предложенный МП дополнительно содержит:
- три нормально разомкнутых ключа K_α, K_β и K_k, каждый из которых включен последовательно с соответствующим выходом УД;
- три определителя модуля измеряемых СО
- масштабирующий усилитель (МУ);
- два решающих устройства P_α, P_β;
- логический элемент "И".

Данные отличия представляют собой типовые элементы радиоприемных устройств, которые в МП используются по своему прямому назначению и могут быть, например, заимствованы из учебного пособия (Проектирование радиолокационных приемных устройств, под ред. Соколова М.А. - М.: Высшая школа, 1984, 1.5, с.28 - 42), а именно:
- масштабирующий усилитель (МУ) на с. 29, рис. 1.10;
- нормально разомкнутые ключи k_α, k_β и k_k на с.29, рис. 1.12;
- определители модулей CO на с.40, рис. 1.33;
- решающие устройства P_α и P_β для принятия решения (γ_α,β = 1) о превышении СО порогового напряжения k_му на с.42, рис. 1.36.

Логический элемент "И" может быть заимствован из книги (Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1982, 1.2, с.21),
Предложенный МП работает следующим образом. При приеме излучаемых или отражаемых целью радиоволн МП формирует азимутальный U_α , угломестный U_β и квадрупольный U_k СО, значения которых связаны с пространственными УК α и β посредством соответствующих ПХ.

Сигналы U_α и U_β через первый и второй определители модуля поступают на сигнальные входы первого и второго решающих устройств ( P_α и P_β , соответственно), а сигнал U_k через третий определитель модуля и масштабирующий усилитель (МУ), включенные последовательно, поступает на пороговые входы обоих решающих устройств.

При на входе соответствующего решающего устройства P_α,β формируется сигнал γ_α,β/= 1, в противном случае γ_α,β = 0. Эти сигналы поступают на входы логического элемента "И", выходной сигнал которого γ₀ является результатом логического перемножения γ_α и γ_β, а именно:

и служит управляющим сигналом для нормально разомкнутых ключей K_α, K_β и К_k.

В результате измеряемые СО поступают на выход МП лишь при условии γ₀= 1, что уменьшает апертуру ПХ за пределами рабочего диапазона углов, как показано на фиг.3.

Определители модулей каждого из СО обеспечивает принятие решения (γ_α и γ_β= 1; 0) для положительной и отрицательной полярности каждой из УК α и β .

Логический элемент "И" обеспечивает круговую рабочую зону ПХ на плоскости УК α и β , а k_му - требуемые ее размеры (при k < 1 ее размеры возрастают, а при k > 1 уменьшаются),
Технический эффект от внедрения данного предложения заключается в повышении точности измерения УК и помехозащищенности.

При этом выигрыш характеризуется относительным уменьшением угловых размеров апертуры главной и боковой РСЗ, который при k_му = 1 составляет S_г/S_го = 0,717 и S_б/S_бо = 0,337 соответственно (где S_го[град²] и S_бо[град²] соответствует главной и боковой РСЗ исходной ПХ).

Реализация данного предложения базируется на данных лишь моноимпульсных измерений и не связана с применением дополнительного эталонного обеспечения и каких-либо специализированных средств обработки сигналов, что особенно важно применительно к бортовой аппаратуре, ввиду наличия в ней жестких ограничений по массо-габаритным параметрам и потребляемой мощности.

Моноимпульсный пеленгатор, содержащий четырехканальную антенну, суммарно-разностный преобразователь и угловой дискриминатор с выходами для азимутального, угломестного и квадрупольного сигналов ошибок. Для повышения точности и помехозащищенности путем уменьшения размеров апертуры пеленгационной характеристики за пределами рабочего диапазона углов дополнительно введены два решающих устройства, подключенные своими сигнальными входами через определители модулей к выходам для азимутального и угломестного сигналов ошибок, а своими пороговыми входами через определитель модуля и масштабирующий коэффициент к выходу для квадрупольного сигнала ошибки. Выходы обоих решающих устройств через логический элемент "И" соединены с управляющми входами нормально разомкнутых ключей, включенных последовательно с выходами углового дискриминатора. 3 ил.

Моноимпульсный пеленгатор, содержащий включенные последовательно четырехканальную антенну, суммарно-разностный преобразователь и угловой дискриминатор с выходами для азимутального, угломестного и квадрупольного сигналов ошибок, отличающийся тем, что в него дополнительно введены три нормально разомкнутых ключа, каждый из которых включен последовательно с соответствующим выходом углового дискриминатора, а также введены три определителя модуля, масштабирующий усилитель, два решающих устройства и логический элемент И, причем выходы углового дискриминатора для азимутального и угломестного сигналов ошибок через первый и второй определители модуля соединены с сигнальными входами соответственно первого и второго решающих устройств, выход углового дискриминатора для квадрупольного сигнала ошибки через последовательно включенные третий определитель модуля и масштабирующий усилитель соединен с пороговыми входами обоих решающих устройств, выходы которых через логический элемент И соединены с управляющими входами каждого из трех нормально разомкнутых ключей.