ФАЗОВЫЙ ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 2009 года по МПК G01S3/46 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство обнаружения импульсного сигнала и измерения направления на источник излучения этого сигнала.

Известно построение фазового пеленгатора, в котором используются две антенны, два усилителя-ограничителя высокой частоты и фазометр (В.П.Денисов, Д.В.Дубинин, Фазовые пеленгаторы. Томск, 2002, стр.8). В нем реализован фазовый метод пеленгации и приемник прямого усиления. Недостатками такого построения являются низкая помехозащищенность и ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовый пеленгатор, содержащий две антенны, два усилителя высокой частоты (УВЧ), причем выход каждой антенны соединен с входом соответствующего УВЧ, введены фазовый детектор (ФД) с четырьмя выходами, четыре логарифмических видеоусилители (ЛВУ), четыре аналого-цифровых преобразователя (АЦП), вычислитель разности фаз, аналоговый сумматор, обнаружитель сигналов, блок формирования кода мощности, блок формирования кода коррекции и цифровой сумматор, при этом выходы УВЧ соединены с входами ФД, выходы ФД через соответствующие ЛВУ и АЦП соединены с входами вычислителя разности фаз, выходы ЛВУ соединены дополнительно с входами аналогового сумматора, выход сумматора соединен с входом обнаружителя, выход обнаружителя соединен с тактовым входом каждого АЦП, выходы АЦП соединены дополнительно с входами блока формирования кода мощности, выход блока формирования кода мощности соединен с одним входом блока формирования кода коррекции, выход вычислителя разности фаз соединен с другим входом блока формирования кода коррекции и с одним из входов цифрового сумматора, другой вход цифрового сумматора соединен с выходом блока формирования кода коррекции, а выход сумматора является выходом устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема пеленгатора, на фиг.2, 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

Фазовый пеленгатор содержит две разнесенные антенны 1, 2, два УВЧ 3, 4, ФД 5, ЛВУ 6-9, аналоговый сумматор 10, обнаружитель сигналов 15, АЦП 11-14, вычислитель разности фаз 16, блок формирования кода мощности 17, цифровой сумматор 18 и блок формирования кода коррекции 19.

Выход каждой антенны 1, 2 соединен с входом соответствующего УВЧ 3, 4, выход каждого УВЧ 3, 4 соединен с входами ФД 5, выходы ФД 5 соединены с входами ЛВУ 6-9, выход каждого из которых соединен с входами аналогового сумматора 10 и входом каждого АЦП 11-14, выход аналогового сумматора 10 соединен с входом обнаружителя 15, выход которого соединен с тактовым входом каждого АЦП 11-14, выходы АЦП 11-14 соединены с входами вычислителя разности фаз 16 и входами формирователя кода мощности 17, выход которого соединен с входом блока формирования кода коррекции 19, выход которого соединен с входом цифрового сумматора 18, выход вычислителя разности фаз 16 соединен с другими входами цифрового сумматора 18 и блока формирования кода коррекции 19.

В основе работы пеленгатора заложен фазовый метод пеленгации, когда плоско падающая радиоволна образует на выходах антенн когерентные сигналы, разность фаз Δφ между которыми зависит от направления α на пеленгуемый источник излучения:

где d - расстояние между антеннами,

λ - длина волны.

Фазовый пеленгатор работает следующим образом. Электромагнитная волна преобразуется входными антеннами в гармонические (синусоидальные) колебания одинаковой несущей частоты, с разностью фаз Δφ, определяемой выражением (1). Далее эти сигналы усиливаются УВЧ 3, 4, чтобы получить необходимую рабочую чувствительность фазового пеленгатора, определяемую обнаружителем 15. Усиленные сигналы поступают с выходов УВЧ 3,4 на входы ФД 5. С выходов ФД 5 импульсные видеосигналы, пропорциональные 1±sin Δφ, 1±cos Δφ и мощности входного сигнала, усиливаются ЛВУ 6-9 и поступают на входы аналогового сумматора 10 и аналоговые входы АЦП 11-14. Сумма видеосигналов поступает на вход обнаружителя 15, где после сравнения с порогом формируется логический сигнал обнаружения, который поступает на тактовый вход каждого АЦП 11-14. Таким образом осуществляется синхронизация работы пеленгатора в целом.

Для повышения помехоустойчивости пеленгатора и обеспечения измерения пеленга по импульсному сигналу при наличии непрерывной помехи или при синхронизированной с сигналом помехе в обнаружителе можно использовать дифференцирование видеосигналов и обнаружение импульсных сигналов по продифференцированным сигналам (по приращению мощности сигнала относительно мощности помехи).

Возможно, также дифференцирование сигнала на входе ЛВУ 6-9. Так как операция дифференцирования линейна, то это не изменяет точность измерения пеленга.

Преобразованные АЦП 11-14 цифровые сигналы, пропорциональные мощности и 1±sinΔφ, 1±cosΔφ, поступают на входы вычислителя разности фаз 16 и на входы блока формирования кода мощности 17. В блоке 17 вычисляется максимальное из четырех значений цифровых величин и таким образом формируется код мощности, пропорциональный мощности входного сигнала. В вычислителе 18 для формирования кода Δφ осуществляется в цифровых двоичных кодах следующая процедура. Сигналы, пропорциональные 1+sinΔφ, 1-sinΔφ, 1+cosΔφ, 1-cosΔφ, вычитаются попарно друг из друга и образуются сигналы, пропорциональные sinΔφ, cosΔφ. Затем сравнением sinΔφ и cosΔφ с нулем и по модулю между собой вычисляются старшие три разряда разности фаз Δφ, а вычислением - младшие разряды Δφ. Здесь обозначено (ψ(sinΔφ)+(соsΔφ) некоторая нелинейная функция, которая при малой мощности входного сигнала пропорциональна функции sinΔφ, cosΔφ, а при большой мощности вносит нелинейности, обусловленные логарифмированием сигналов в ЛВУ. В результате пеленгационная характеристика пеленгатора близка к линейной на уровне его чувствительности (фиг.2) и имеет существенные отклонения при большой мощности входного сигнала (фиг.3). Эти отклонения в виде систематических ошибок имеют периодический характер и могут быть измерены и запомнены в блоке формирования кода коррекции 19. В цифровом сумматоре 18 эти ошибки, взятые с обратным знаком, суммируются с вычисленным значением разности фаз и на выходе его формируются отсчеты разности фаз Δφ, не зависящие от мощности входного сигнала, пропорциональные, в соответствии с (1) угловому направлению на источник излучения.

Выход блока формирования кода мощности можно использовать для измерения мощности входного сигнала, видеосигнал с выхода аналогового сумматора можно использовать для измерения длительности входного импульсного сигнала. Возможность измерения мощности и длительности входного сигнала относятся к дополнительным функциям устройства и расширяют его функциональные возможности.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство. Заявленный фазовый пеленгатор содержит две антенны, два усилителя высокой частоты, фазовый детектор, логарифмические видеоусилители, аналоговый сумматор, аналого-цифровые преобразователи, обнаружитель импульсных сигналов, вычислитель разности фаз, блок формирования кода мощности, блок формирования кода коррекции и цифровой сумматор, определенным образом соединенные между собой. Отличительной особенностью построения пеленгатора является то, что благодаря использованию после фазового детектора логарифмических видеоусилителей возможно обнаружение наложенных друг на друга импульсных сигналов, обнаружение импульсного сигнала на фоне непрерывной помехи и измерение при этом пеленга, мощности и длительности входного сигнала. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей. 3 ил.

Фазовый пеленгатор, содержащий две антенны, два усилителя высокой частоты (УВЧ), причем выход каждой антенны соединен с входом соответствующего УВЧ, отличающийся тем, что введены фазовый детектор (ФД) с четырьмя выходами, четыре логарифмических видеоусилителя (ЛВУ), четыре аналого-цифровых преобразователя (АЦП), вычислитель разности фаз, аналоговый сумматор, обнаружитель сигналов, блок формирования кода мощности, блок формирования кода коррекции и цифровой сумматор, при этом выходы УВЧ соединены с входами ФД, выходы ФД через соответствующие ЛВУ и АЦП, соединены с входами вычислителя разности фаз, выходы ЛВУ соединены дополнительно с входами аналогового сумматора, выход сумматора соединен с входом обнаружителя, выход обнаружителя соединен с тактовым входом каждого АЦП, выходы АЦП соединены дополнительно с входами блока формирования кода мощности, выход блока формирования кода мощности соединен с одним входом блока формирования кода коррекции, выход вычислителя разности фаз соединен с другим входом блока формирования кода коррекции и с одним из входов цифрового сумматора, другой вход цифрового сумматора соединен с выходом блока формирования кода коррекции, а выход сумматора является выходом устройства.