МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 2008 года по МПК G01S3/22 

Изобретение относится к моноимпульсным пеленгаторам (МП) радиолокационных целей с суммарно-разностной и корреляционной обработкой сигналов.

Известен МП, в котором суммарно-разностный преобразователь включен до устройства корреляционной обработки сигналов и формирование сигнала ошибки (СО) осуществляется в виде функции угла первого порядка, например [Н.М.Царьков. Многоканальные радиолокационные измерители. - М.: Сов. радио, 1980, рис.7.1 и формулы 7.6, 7.7 на с.149 и 150, Л1]; Патент US 4646095, G01S 13/44, 1985; Патент GB 1402711, G01S 3/22, 1971 и др.

Более близким по составу элементов и их функциональным связям является МП, формирующий СО в виде квадратичной функции угла, в котором устройство корреляционной обработки включено до суммарно-разностного преобразователя [Л1, формула 7.11 на с.152].

Данный МП содержит двухканальную амплитудочувствительную антенну, каждый канал которой через включенные последовательно отдельные приемник, коррелятор и общий суммарно-разностный преобразователь подключены к входам делителя разностного сигнала на суммарный, выход которого является выходом МП для СО.

Приемники сигналов каждого из антенных каналов, например А и В, содержат устройство для преобразования частоты, усиления и аналого-цифрового преобразования сигналов и формируют значения комплексных амплитуд сигналов и в виде их квадратурных составляющих

U_A=U_A1+jU_A2; U_B=U_B1+jU_B2.

Корреляторы каждого из указанных сигналов и выполняют операции умножения их комплексно сопряженных значений и усреднения во времени. В случае амплитудной пеленгации они формируют квадратичные значения амплитуд (т.е. служат квадратичными амплитудными детекторами)

например, [Л1, формула 7.10 на с.151].

Суммарно-разностный преобразователь этих сигналов и делитель разностного сигнала на суммарный обеспечивают формирование СО в виде

Данный МП служит для пеленгации в одной плоскости, т.е. является однокоординатным.

Известен также МП в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, например, по азимуту α и углу места β, содержащий два функционально независимых однокоординатных МП, двухканальные амплитудочувствительные антенны которых размещены в виде квадратной антенной решетки (АР) [А.Н.Леонов, К.Н.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. М.: Радио и связь, 1984, с.76-78, Л2].

Однако точность данного МП существенно снижается из-за того, что в нем сигналы антенных каналов А и В, служащие для пеленгации в одной плоскости, не используются для пеленгации в другой плоскости.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является устранение указанного недостатка, а именно повышение точности МП посредством комплексирования приемников антенных каналов двух однокоординатных МП [Защита от радиопомех. Под ред. М.В.Максимова. М.: «Советское Радио», 1976, гл.9, раздел 9.2, с.452].

Данная техническая задача решается тем, что в предлагаемый МП дополнительно введены четыре сумматора, причем выходы приемников левой и правой пар каналов АР соответственно через первый и второй сумматоры подключены к входам корреляторов одного из однокоординатных МП, а выходы приемников верхней и нижней пар каналов АР соответственно через третий и четвертый сумматоры подключены к входам корреляторов другого однокоординатного МП, выходы делителей первого и второго однокоординатных МП являются выходами соответственно для азимутального и угломестного СО.

Комплексирование приемников антенных каналов двух одноканальных МП, осуществляемое введенными отличительными признаками, повышает точность пеленгования в каждой из плоскостей.

Функциональная схема предлагаемого МП в двух взаимно перпендикулярных плоскостях изображена на прилагаемом чертеже.

1 - амплитудочувствительная квадратная АР с каналами А, В, С, D;

2_1...4 - приемники каналов АР;

3_1...4 - сумматоры;

4_1...4 - корреляторы;

5_{1, 2} - суммарно-разностные преобразователи;

6_{1, 2} - делители.

Приемники 2₁ и 2₃ для двух левых (А и С) и приемники 2₂ и 2₄ для двух правых (В и D) каналов АР 1 соответственно через первый 3₁ и второй 3₂ сумматоры подключены к входам первого 4₁ и второго 4₂ корреляторов.

Приемники 2₁ и 2₂ для двух верхних (А и В) и приемники 2₃ и 2₄ для двух нижних (С и D) каналов АР 1 соответственно через третий 3₃ и четвертый 3₄ сумматоры подключены к входам третьего 4₃ и четвертого 4₄ корреляторов.

Первый 4₁ и второй 4₂ корреляторы своими выходами через первый суммарно-разностный преобразователь 5₁ подключены к входам первого делителя 6₁ разностного сигнала на суммарный.

Третий 4₃ и четвертый 4₄ корреляторы своими выходами через второй суммарно-разностный преобразователь 5₂ подключены к входам второго делителя 6₂ разностного сигнала на суммарный.

Выходы первого 6₁ и второго 6₂ делителей являются выходами предлагаемого МП соответственно для азимутального U_α и угломестного U_βCO.

Амплитудочувствительная квадратная АР 1 для пеленгации в двух плоскостях приведена, например, в [Л.2 рис.4.8 на с.77].

Приемники 2_1...4 формируют значения комплексных амплитуд сигналов для АР 1 в виде квадратурных составляющих

и известны, например, из Патента US 5315304, G01S 7/40, 1994 г.

Сумматоры 3_1...4 формируют сигналы, соответствующие левой правой верхней и нижней парам каналов АР 1

Корреляторы 4_1...4 посредством умножения комплексно сопряженных значений входных сигналов и усреднения во времени формируют квадратичные значения их амплитуд

Суммарно-разностный преобразователь 5₁ и делитель 6₁ формируют из сигналов U_Л ² и U_П ² азимутальный U_αСО, а суммарно-разностный преобразователь 52 и делитель 62 формируют из сигналов U_В ² и U_Н ² угломестный U_βCO

Введенные отличительные признаки (сумматоры 3_1...4 и их функциональные связи) обеспечивают выигрыш в соотношении сигнал/шум на основании следующего.

Так, в главных сечениях координатной плоскости по сравнению с прототипом он равен на входах корреляторов 4_1...4 и двум для квадратичных значений сигналов и шумов на их выходах [Защита от радиопомех. Под ред. М.В.Максимова. - Москва.: Сов. Радио, 1976, гл.9, раздел 9.2, с 452]. Например, для левой пары каналов АР 1

U_Л ²=(U_A1+U_C1)²+(U_A2+U_C2)²=U_A ²+U_C ²+2·U_A·U_C=(U_A+U_C)²,

где U_A ²=U_A1 ²+U_A2 ²; U_C ²=U² _C1+U² _C2 - квадратичные значения амплитуд сигналов;

2·U_A·U_C=2·(U_A1·U_C1+U_A2·U_C2) - удвоенное значение скалярного произведения векторов [А.Г.Цыпкин. Справочник по математике. - М.: Наука, 1983, с.292].

В результате соотношение квадратичных значений для сигналов на выходах корреляторов в предлагаемом устройстве и прототипе равно четырем, U_Л ²=4·U_A ²=4·U_С ², а для шумов - двум, что обеспечивает выигрыш в отношении сигнал/шум в два раза.

Аналогичные соотношения имеют место и на выходах других корреляторов.

Указанный выигрыш в соотношении сигнал/шум на выходах корреляторов 4_1...4 создает соответствующий эффект повышения точности пеленгования (т.е. уменьшение дисперсии и среднеквадратической ошибки, обусловленной влиянием шумов), например [Л.2, формула 6.10 на с.136].

Данный технический результат достигается при фиксированных габаритах АР, что особенно важно применительно к бортовой аппаратуре в силу ограничений по массогабаритным параметрам и потребляемой мощности.

Заявлен моноимпульсный пеленгатор (МП). Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности пеленгования при внутренних шумах приемников. Указанный результат достигается за счет того, что моноимпульсный пеленгатор содержит два координатных МП, каждый из которых состоит из двухканальной амплитудочувствительной антенны с приемниками соответствующих каналов, двух корреляторов, выходы которых через суммарно-разностный преобразователь подключены к входам делителя разностного сигнала на суммарный, причем антенны обоих однокоординатных МП размещены в виде квадратной антенной решетки (АР), кроме того, МП содержит четыре сумматора, причем выходы приемников левой и правой пар каналов АР соответственно через первый и второй сумматоры подключены к входам корреляторов одного из однокоординатных МП, а выходы приемников верхней и нижней пар каналов АР соответственно через третий и четвертый сумматоры подключены к входам корреляторов другого однокоординатного МП, выходы делителей первого и второго однокоординатных МП являются выходами соответственно для азимутального и угломестного сигналов ошибок. 1 ил.

Моноимпульсный пеленгатор (МП), содержащий два однокоординатных МП, каждый из которых содержит двухканальную амплитудочувствительную антенну с отдельными приемниками каналов, а также два коррелятора, в которых посредством умножения комплексно сопряженных значений входных сигналов и усреднения во времени формируются квадратичные значения их амплитуд, выходы указанных корреляторов через суммарно-разностный преобразователь подключены ко входам делителя разностного сигнала на суммарный, причем антенны обоих однокоординатных МП размещены в виде квадратной антенной решетки (АР), отличающийся тем, что он дополнительно содержит четыре сумматора, причем выходы приемников левой и правой пар каналов АР соответственно через первый и второй сумматоры подключены ко входам корреляторов одного из однокоординатных МП, а выходы приемников верхней и нижней пар каналов АР соответственно через третий и четвертый сумматоры подключены ко входам корреляторов другого однокоординатного МП, выходы делителей первого и второго однокоординатных МП являются выходами соответственно для азимутального и угломестного сигналов ошибки.