СПОСОБ ПЕЛЕНГАЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК G01S3/64 

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в системах пеленгации источников радиоизлучения.

Известен способ пеленгации радиосигналов [1, с.33, 2], в котором производится измерение фазовых сдвигов сигналов, принятых несколькими разнесенными по пространству антеннами, и их обработка. Для получения приемлемой точности определения азимута необходимо не менее трех антенн. Недостатком такого способа является необходимость размещения на объекте нескольких приемных антенн.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому (прототипом) является способ пеленгации, используемый в пеленгаторе [1, рис.8.41].

В прототипе принятые сигналы с двух ортогональных рамочных антенн подаются на входы гониометра, который обеспечивает вращение по азимуту суммарной «восьмерочной» диаграммы направленности и настройку ее на минимумы приема сигнала (двузначный пеленг). Для разрешения неопределенности пеленга 0/180 град. на вход пеленгационного приемника подается дополнительный сигнал от ненаправленной (штыревой) антенны, который исключает второй минимум. Недостатком такого способа является снижение точности пеленгации при слабых сигналах, сравнимых по уровню с помехами. В этом случае минимум диаграммы направленности оказываются заполненными помехами («размытыми»), и точность определения направления по минимуму существенно снижается. Кроме того, такой способ довольно сложен в реализации даже при использовании электронного гониометра.

Цель изобретения - повышение точности пеленга при слабых сигналах и упрощение реализации.

В предлагаемом способе сигналы с ортогональных рамок подаются на вход сумматора-фазовращателя на 90°. С помощью вспомогательного излучателя, расположенного в дальней зоне по азимуту do, излучается контрольный сигнал и производится измерение разности фаз между принятыми сигналами с выхода ненаправленной (штыревой) антенны и с выхода сумматора, которая запоминается и принимается за опорную фазу φ₀. Измеряется разность фаз между этими же выходами, но для пеленгуемого сигнала φ_п азимут пеленгуемого сигнала (источника радиоизлучения) α определяется как

α=α₀+(φ₀-φ_п).

Рассмотрим способ более подробно. При сложении сигналов с 2-х ортогональных рамок со сдвигом по фазе 90° суммарная диаграмма направленности антенн из «восьмерочных» превращается в круговую. При этом фаза принимаемого сигнала изменяется пропорционально азимуту прихода сигнала. В то же время фаза сигнала, приходящего с ненаправленной антенны, постоянна и не зависит от азимута. На фиг.1 приведена экспериментальная зависимость разности фаз сигналов, приходящих с ненаправленной (штыревой) антенны, и выхода сумматора Δφ от угла поворота в горизонтальной плоскости α комбинированной антенны «Акция - КВ-К» производства НПП «Росморсервис».

Как видно из графика, зависимость Δφ(α) близка к линейной. Погрешность определяется в основном фазовой погрешностью фазовращателя в сумматоре. На фиг.2 приведена экспериментальная зависимость погрешности фазовращателя (отличия от 90°) сумматора Delta 90 от частоты той же антенны. Погрешность в рабочем диапазоне не превышает 2°.

На фиг.3 приведена блок-схема возможного варианта устройства, реализующего предлагаемый способ. Оно содержит:

1 - приемную ненаправленную (штыревую) антенну;

2` и 2`` - две приемные антенны (рамочные) с ортогональными диаграммами направленности в виде «восьмерок»;

3 - сумматор-фазовращатель (ФВР) на 90°;

4 - радиоприемники с одинаковыми коэффициентами передачи;

5 - измеритель разности фаз;

6 - аналого-цифровой преобразователь АЦП;

7 - блок управления БУ;

8 - запоминающее устройство ЗУ;

9 - вычислитель разности фаз;

10 - вспомогательную излучающую антенну;

11 - высокочастотный генератор.

Вспомогательную антенну располагают в дальней зоне приемных антенн, на расстоянии не менее длины волны принимаемых сигналов, желательно с северной стороны (α₀=0°).

Устройство работает следующим образом.

По внешней команде устройство управления 8 переводится в режим «Калибровка», при котором:

- устройство управления 7 подает сигналы управления перестройкой частоты генератора 11, а вспомогательная антенна последовательно излучает моногармонические сигналы в рабочем диапазоне частот;

- радиоприемники 4 последовательно принимают сигналы на этих частотах, а измеритель разности фаз 5 измеряет разность фаз φ₀ между сигналами, принятыми ненаправленной антенной 2` и с ФВР 3;

- значения φ₀ оцифровываются в АЦП 6, и весь массив φ₀(f) запоминается в ЗУ 8;

- генератор выключается (излучение прекращается).

Обычно в KB диапазоне достаточно измерить φ₀ на 20-30 частотах, равномерно распределенных (логарифмически) по диапазону.

По внешней команде устройство управления 8 переводится в режим «Измерение», при котором:

- устройство управления перестраивает радиоприемники на заданную внешней командой частоту, на которой находится сигнал для пеленгации;

- измеритель разности фаз определяет разность фаз φ_п между сигналами, принятыми ненаправленной антенной 2` и с выхода ФВР 3;

- значение φ_п оцифровывается в АЦП 6 и поступает на вход ЗУ 8;

- по сигналу с блока управления 7 на один из выходов ЗУ 8 поступает ранее сохраненное значение φ₀ на частоте, ближайшей к частоте пеленгуемого сигнала, а на другой выход - значение φ_п;

- в вычислителе 9 определяется разность φ₀-φ_п, которая и является азимутом сигнала. Если разность φ₀-φ_п>0, то азимут положительный, т.е. вправо от направления к вспомогательной антенне (0…180°). Если же φ₀-φ_п<0, то азимут отрицательный, т.е. влево от направления к вспомогательной антенне (0…-180°). Если же φ₀-φ_п=0, то направление прихода сигнала совпадает с направлением расположения вспомогательной антенны. Если азимут вспомогательной антенны α₀≠0°, то α=α₀+(φ₀-φ_п).

Технический результат - повышение точности пеленгации при слабых сигналах - обеспечивается предлагаемым способом за счет того, что уровни сравниваемых сигналов всегда максимальны. В прототипе направление прихода сигнала определяется по минимуму сигнала, который может быть очень нечетким («размытым») из-за наличия помех.

Кроме того, реализация предлагаемого метода не требует специальных пеленгационных антенн. Здесь можно воспользоваться серийными связными приемными антеннами (например, антенны «Акция - КВ-К»), в которых уже имеются две ортогональные рамочные антенны, штыревая ненаправленная антенна и ФВР на 90°, используемый для получения круговой диаграммы направленности рамочных антенн.

Литература

1. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. Радио, 1964. - 640 с.

2. Патент США №6989789.

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в системах пеленгации источников радиоизлучения. Технический результат - повышение точности пеленгации при слабых сигналах, а также упрощение реализации. Первое достигается путем измерения разности фаз между сигналами с выхода ненаправленной антенны, имеющей круговую диаграмму направленности, и с выхода сумматора-фазовращателя на 90°, образующего круговую диаграмму направленности из двух ортогональных антенн с диаграммами направленности в виде «восьмерок». Второе обеспечивается возможностью использования уже существующих приемных связных антенн, содержащих все элементы, необходимые для реализации данного способа. 3 ил.

Способ пеленгации радиосигналов, заключающийся в приеме и обработке радиосигналов с двух ортогональных антенн с «восьмерочными» диаграммами направленности в горизонтальной плоскости и с одной антенны с ненаправленной (круговой) диаграммой направленности, отличающийся тем, что сигналы с ортогональных рамок складываются в сумматоре-фазовращателе на 90°, измеряется разность фаз φ₀ между выходом ненаправленной антенны и выходом сумматора-фазовращателя сигнала от вспомогательного излучателя, расположенного в дальней зоне по азимуту α₀, измеряется разность фаз φ_п между этими же выходами, но для пеленгуемого сигнала азимут пеленгуемого сигнала α вычисляется по формуле
α=α₀+(φ₀-φ_п).