Способ когерентного приема сигналов в многоканальных радиотехнических системах Российский патент 2024 года по МПК G01S3/00 G01S3/46 

Способ когерентного приема сигналов предназначен для многоканальных радиотехнических систем с функционально связанными каналами, например, фазовых пеленгаторов.

Известны способы фазовой пеленгации излучающих объектов. В описании к патенту РФ №2208808, опубл. 20.07.2003, показан способ фазовой пеленгации, осуществляемый всенаправленным радиопеленгатором. Также способ фазовой пеленгации представлен в описании к авторскому свидетельству СССР №1190748, опубл. 20.09.1999.

Одной из систем, использующих способ когерентного приема нескольких сигналов, являются фазовые пеленгаторы, широко используемые в радиотехнике.

Наиболее близкими к заявляемым способу являются «Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления», патент РФ №2365931, опубл. 27.08.2009. Известный из патента РФ №2365931 способ фазовой пеленгации основан на приеме сигналов, усилении и ограничении их по амплитуде, сравнении сигналов, прошедших два канала, по фазе, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90 градусов, устанавливают в азимутальной плоскости n приемных антенн по окружности радиусов d с возможностью их электронного вращения с угловой скоростью Ω вокруг приемной антенны, размещенной в центре окружности, коммутируют приемные антенны, размещенные по окружности, поочередно с частотой Ω, сигнал, принимаемый антенной, размещенной в центре окружности, преобразуют по частоте, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с сигналами, поочередно принимаемыми n приемными антеннами, расположенными по окружности, выделяют низкочастотное напряжение с частотой и сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируют точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, выделяют первое фазомодулированное напряжение, при этом первое фазомодулированное напряжение подвергают автокорреляционной обработке, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω, сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя грубую, но однозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала, при каждой коммутации одновременно используют две из n приемные антенны, расположенные на концах диаметра окружности, по которой они установлены, обеспечивая увеличение относительного размера измерительной базы в два раза, сигнал, принимаемый второй антенной, перемножают с напряжением промежуточной частоты, выделяют второе фазомодулированное напряжение, перемножают его с первым фазомодулированным напряжением, выделяют низкочастотное напряжение с частотой Ω и сравнивают его по фазе с опорным напряжением, формируя точную, но неоднозначную шкалу пеленгации источника излучения сигнала.

Технической задачей заявляемого способа является возможность когерентного приема радиосигналов в широкой полосе частот без перестройки устройства и использования существенных вычислительных ресурсов.

Поставленная задача в заявляемом способе когерентного приема сигналов решается тем, что сигнал с базового входа смешивают с сигналами с оставшихся входов многоканальной радиотехнической системы для получения первой квадратуры, сигнал с того же базового входа после поворота фазы на 90 градусов смешивают с сигналами с оставшихся входов для получения второй квадратуры, при этом в качестве базового входа может быть использована любой вход.

Заявляемый способ поясняется функциональной схемой на Фиг. На функциональной схеме (Фиг.) показаны N входов многоканальной системы, две группы из N-1 выходных балансных смесителей (CM 1…СМ N-1), фазовращатель на 90 градусов (ФВ на 90), две группы коммутаторов N-1 выходов балансных смесителей с входами аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера и микроконтроллер. При этом входы 2...N соединены с радиочастотными (РЧ) входами (РЧ входы на фиг. не обозначены) обеих групп балансных смесителей 1…N-1. Для получения первой квадратуры вход 1 (базовый) соединен с гетеродинными (ГЕТ) входами (ГЕТ входы на фиг. не обозначены) первой группы 1…N-1 балансных смесителей (CM 1…СМ N-1), для получения второй квадратуры вход 1 через фазовращатель на 90 градусов соединен с ГЕТ входами второй группы 1…N-1 балансных смесителей (СМ 1…СМ N-1). Выходы обеих групп балансных смесителей через коммутаторы соединены с двумя аналого-цифровыми входами микроконтроллера.

Существенным достоинством данного решения является возможность когерентного приема радиосигналов многоканальными системами в широкой полосе частот без перестройки. Это достигается тем, что сигналы на входах гетеродина и радиочастотных имеют равную частоту даже при изменении частоты входных сигналов.

Сигналы на выходах первой группы балансных смесителей содержат аддитивную составляющую, пропорциональную косинусу разности фаз между базовой антенной 1 и антеннами 2…N.

Сигналы на выходах второй группы балансных смесителей содержат аддитивную составляющую, пропорциональную синусу разности фаз между базовой антенной 1 и антеннами 2…N.

Таким образом, мы заявляем способ, позволяющий реализовать когерентный прием радиочастотных сигналов в многоканальных системах. Это достигается тем, что сигналы на входах гетеродина и радиочастотных входах смесителей всегда имеют одинаковую частоту. Амплитудно-фазовая характеристика приемника содержит косинусную и синусную составляющие разностей фаз между базовой и остальными антеннами.

Заявленное изобретение предназначено для многоканальных радиотехнических систем с функционально связанными каналами, например фазовых пеленгаторов. Техническим результатом является возможность когерентного приема радиосигналов в широкой полосе частот без перестройки устройства и использования существенных вычислительных ресурсов. В способе когерентного приема сигнал с входа многоканальной радиотехнической системы, выбранного в качестве базового, и он же, сдвинутый по фазе на 90 градусов, смешивают с сигналами с оставшихся входов в двух группах балансных смесителей. В качестве базового может быть использован любой вход многоканальной радиотехнической системы. Сигналы на входах гетеродина и радиочастотных входах смесителей всегда имеют одинаковую частоту. Амплитудно-фазовая характеристика приемника содержит косинусную и синусную составляющие разностей фаз между базовым и остальными входами. 1 ил.

Способ когерентного приема сигналов в многоканальной радиотехнической системе, содержащей N входов, на которые поступают входные радиосигналы от N приемных антенн, две группы из N-1 выходных балансных смесителей, фазовращатель на 90 градусов, два коммутатора и микроконтроллер с двумя аналого-цифровыми преобразователями, заключающийся в том, что выбирают один из входов в качестве базового, сигнал с базового входа смешивают в первой группе N-1 балансных смесителей с сигналами с оставшихся N-1 входов для получения первой квадратуры, сигнал с того же базового входа после поворота фазы на 90 градусов смешивают во второй группе N-1 балансных смесителей с сигналами с оставшихся N-1 входов многоканальной системы для получения второй квадратуры, в качестве базового используют любой из входов, при этом сигналы с выходов каждой из двух групп балансных смесителей через один из двух коммутаторов подают на входы одного из двух аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера и далее на микроконтроллер.