Пеленгатор Советский патент 1984 года по МПК G01S3/78 

является выходом блока выделения фяуктуалщй огибающей принимаемого

I 12691 1

сигнала, входом которого является вход амплитудного детектора.

1.ПЕЛЕНГАТОР, содержащий два канала обработки принимаемого сигнала, коррелятор, выход которого соединен с блоком регистрации пеленга, причем каждый из каналов обработки принимаемого сигнала содержит антенный блок из N приемных элементов, N резонансных усилителей, N линий задержки и сумматор, каждый из N приемных элементов соединен с входом соответствующего резонансного усилителя, выход каждой из N линий задержки подключен к соответствующему входу сумматора, а выходы сумматоров первого и второго каналов обработки принимаемого сигнала подключены соответственно к первому и второму входам коррелятора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности пеленгования, в него введены блок прямого преобразования Фурье, последовательно соединенные блок формирования коэффициентов пересчета амплитудных флуктуации в фазовые, перемножитель,, блок обратного преобразования Фурье и управляющий блок, а в каждый канал обработки принимаемого сигнала введены N блоков выделения флуктуации огибающей принимаемого сигнала и N управляемых фазовращателей, при этом информационный вход каждо- . го из N управляемых фазовращателей подгслючен к выходу соответствующего из N резонансных усилителей, а управляющий вход каждого из N управляемых фазовращателей подключен к соответствующему выходу управляемого блока, выходы N управляемых фазовращателей соединены с входами соответствующих N линий задержки,выход каждого из N резонансных усилителей подключен к входу соответству(Л ющего из N блоков выделения флуктуащ-ш огибающей принимаемого сигнала, выходы которых соединены с соот-ветствующими входами блока прямого преобразования Фурье, выходы которого подключены к второй группе 2N входов перемножителя. ND 2. Пеленгатор по п. 1, о т л и г Од Ф чающийся тем, что блок выделения флуктуации огибающей принимаемого сигнала содержит амплитудный детектор, первый и второй интеграторы, первый и второй логарифмические усилители и блок вычитания, при этом выход амплитудного детектора соединен с входами обоих интеграторов, выход первого интегратора подключен к входу первого логарифмического усилителя, выход второго интегратора подключен к входу второго логарифмического усилителя, выходы логариф- мических усилителей соединены с входами блока вычитания, выход которого

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах обнаружения и пеленгования объектов , Известен пеленгатор, содержащий антенную систему из N элементов, К линий задержки, последовательно соединенные сумматор, согласованный фильтр, квадратичный детектор и интегратор ij . Однако известный пеленгатор имеет недостаточную точность. Наиболее близким к изобретению является пеленгатор, содержащий два канала обработки принимаемого сигнала, коррелятор, выход которого соединен с блоком регистрации пеленга, причем каждый из каналов обработки принимаемого сигнала содержит антенный блок из N приемных элементон, N резонансных усилителей, N линий задержки и сумматор, каждый из N приемных элементов соединен с вхо дом соответствующего резонансного усилителя, выход каждой из N линий задержки подключен к соответствующему входу сумматора, а выходы сумматоров первого и второго каналов обработки принимаемого сигнала подключены соответственно к первому и второму входам коррелятора 2j „ В известном пеленгаторе на результат измерения оказывает существенное влияние флуктуации амплитуды и фазы принимаемого сигнала, вызван ные вариациями показателя преломления случайно-неоднородной среды распространения сигнала, что ухудшает точность пе;1енгования. Цель изобретения - повышение точ ности пеленгования. Поставленная делв достигается тем, что в пеленгатор, содержащий два канала обработки принимаемого сигнала, коррелятор, выход которого соединен с блоком регистрации пеленга, причем каждый на каналов обр ботки принимаемого сигнала содержит антенный блок из N приемных элемент N резонансных усилителей, N линий задержки и сумматор, каждый из N приемных элементов соединен с входом соответствующего резонансного усилителя, выход каждой из N линий задержки подключен к соответствующему входу сумматора, а-выходы сумматоров первого и второго каналов обработки принимаемого сигнала подключены соответственно к первому и второ- : му входам коррелятора, введены блок прямого преобразования Фурье, последовательно соединенные блок формирования коэффициентов пересчета амплитудных флуктуации в фазовые, перемножитель , блок обратного преобразо.вания Фурье и управляющий блок, а в каждый канал обработки принимаемого сигнала введены N блоков выделения флуктуации огибающей принимаемого сигнала и N управляемьк фазовращателей, при этом информационный вход к;1ждого из N управляегфгх: фазовращателей подключен к выходу соответствующего из N резонансных усилителей, а управляющий вход каждого из N управляемых фазовращателей подключен к соответствующему выходу управляющего блока, выходы N управляемь х фазовращателей соединены с вхсдаг 1и соответствзпощих N линий задержки,, выход каждого из N блоков выделения флуктуации огибающей при кимаемого сигнала, выходы которьк соединены с cooTBeTCTByrou-Ht-JK входами блока,прямого преобразования Фурье, выходы которого подключены к второй группе 2N входов перемножителя. Блок вьиеления луктуадий огибающей принимаемого сигнала содержит амплитудный детектор, первьш и второй якт&граторы первый, и второй логарифмические усилители н блок вычитания,, npz-i этом вьпсод ш-лтлитудного детектора coejfijiHeH с входами обоих интеграторов, выход первого интегратора подключен к входу первого логарифмического усига теяя, выход второго интеграт-орэ. подключен к входу в то3рого логарифмического усилителя, вы ды логарифмических усилителей соединены с входами блока вычитания, в ход которого является выходом блока выделения флуктуации огибающей принимаемого сигйала, входом которо го является вход амплитудного дете тора, На чертелсе представлена структур ная элактрическая схема предлагаем го пйяенгатора. Пеленгатор содержит два каналаобработки принимаемого сигнала, каж дый из которых включает антенный бл с N приемньии элементами 2, N резонансных усилителей 3, N блоков 4 выделения флуктуации огибающей прин маемо го сигнала, каждый из которых включает амплитудный детектор 5, ин теграторы 6 и 7, логарифмические усилители 8 и 9 и блок. Ю вычитания N управляемых фазовращателей 11, N линий 12 задержки и сумматор 13. Кр ме того, пеленгатор содержит блок 1 прямого преобразования Фурье, перемножитель 15, блок 16 формирования коэффициентов пересчета амплитудных флуктуации в фазовые, блок 17 обратного преобразования Фурье, управ ляющий блок 18, коррелятор 19 и блок 20 регистрации пеленга. Пеленгатор работает следующим об разом . Принимаемый сигнал двумя одинаковыми антенными блоками 1 поступает на каждый приемный элемент 2 и далее после предварительного усиления и фильтрации резонансными усилителями 3 одновременно подается с каждого резонансного усилителя 3 на соответствующий блок 4 выделе ния флуктуации огибающей принимаемо го сигнала и фазовращатель 11. Сигналы первой группы фазовращателей 1 после соответствующей задержки в линии 1.2 задержки поданы на первый суг-зматор 13 и соответственно все К сигналов второй группы фазовращателей 11 после задержки поступают на З;юд второго сумматора 13, т.е. представляют собой две диаграммно разующие схеь5Ы, сигналы с которых коррелируются между собой в корреляторе 19, Принцип работы этой части пеленгатора заключается в том, что если в направлении главного лепестка диаграм1 ш имеется источник сигнала, то он будет сфокусирован . каждой из двух групп приемных элементов 2 и диафрагмообразующих схем и создаст идентичные (или похожие) выходные сигналы, что обеспечит высокий уровень взаимной корреляции, В этот момент в блоке 20 регистрации пеленга формируется оценка пеленга. Б том случае, когда в направлении главного лепестка диаграммы энергия в сигнальном поле отсутствует, выходные сигналы сумматоров 13 будут неодинаковыми и слабо коррелированными. Отличительной особенностью предлагаемого пеленгатора является наличие блоков формирования еценхи фа уктуащ й фазы, обусловленных случайным характером поля показателя преломления среды распространения сигнала, и наличие компенсации этих флуктуации . Для получения оценки флуктуации фазы if (р , z) необходимо сначала выделить из принимаемых сигналов каждым aHTBHHbLM элементом 2 флуктуации огибающей этих сигналов. Эта операция осуществляется блоком 4 следтющ образом. Сигнал с соответствующего резонансного усилителя 3 подается на вход амплитудного детектора 5,являющийся входом блока 4 выделения флуктуации огибающей принятого сигнала. Поскольку флуктуации огибающей Х (р , Zg) представляют собой фактически ло гарифмический уровень флуктуации, равный ,, со то с выхода амплитудного детектора 5 медленно меняющееся нерегулярное .напряжение огибающей сигнала поступает одновременно на два интегратора 6 и 7, которые формируют соответственно амплитуды А(г) и АQ.Постоянные интегрирования интеграторов 1 и Ся выбираются таким образом, чтобы время штегрирования i одного из интеграторов, например интегратора 6, совпадало примерно с временем высокой корреляции флуктуации показателя преломления среды распростране- ния Ш (pj 2g) (в частности, для океана зто время .1-2 с), а постоянная интегрировани. второго интегратора 7 выбирается из условия t . Таким образом, на выходе первого интегратора 6 присутствует напряжение флуктуации огибающей А(), сглаженное за время интегрирования 1 , а на выходе второго интегратора 7 средний уровень флуктуации огибающей А,. Эти напряжения подаются соответственно на первый 8 и второй 9 логарифмический усилители, а с них на блок 10 вычитания, где образуется напряжение, пропорьщонапьное логариф мическому уровню (1) флуктуации огибающей. Для получения оценки флуктуации фазы ( (р ,Zjj) полученное значение уСр, ZQ ) необходимо перемножить с ко эффициентом пересчета о(о и результат проинтегрировать по пространственным координатам р(х,у Однако процедуру формирования V(p jZg) МОЖНО существенно упростить, если формировать .не (J , ZQ), а ее Фурье-образ ( ((л) а В этом случае ( (ui ,ZQ) будет равно произведению Фурье-образов о(«.) и -х (U) ,Zo). С учетом сказанного, сигналы с вы ходов всех блоков 4 выделения флуктуации огибающей принятого сигнала поступают на блок 14 прямого преобра зования Фурье, где формируются напря жения, пропорциональные (U,ZQ), где i 1,2,.,.2N, которые затем поступают на вторую группу 2N входов перемножителя J5, а на первые 2N входов перемножителя 5 с блока 16 поступают напряжения,пропорциональны коэффициентам пересчета амплитудных флуктуации в фазовые J .(&)) (i 2...,2N). ° Рассмотрим несколько подробнее ра боту блока 16 формирования коэффициентов пересчета амплитудных флуктуации в фазовые. Учитывая, что двумерная пространственная спектральная плотность (u 2, , 2л ) поля показателя прелом ления среды быстро спадает.при Cz - Z,), превьшающем продольный радиус корреляции |U (р, Z )., можно за .писать оо , F(u,z),(w,2)3z е.-ы).х)Гс1г т.е. коэффициенты (tj) оказываются инвариантными относительно статических свойств флуктуации показателя преломления m (o,Zg). Вычисляя Фурье-образ функций F. и Fn и подставляя их в (2), после преобразований получаем в дискретном виде выражения, определяющие значения коэффициентов (U/Ndfi Z . r(ir/Hd)4Zo , (.0 i I,2N, Перемножитель 15 осуществляет операцию перемножения коэффициентов и значений %, и сигналы с перемнолсителя 15, пропорциональные Ц(м) поступают на блок 17 обратного преобразователя Фурье, где формируется напряжение, пропорциональное оценке флуктуации фазы (jlC р ZQ ) , Эти напряжения в свою очередь поступают на управляющий блок 18, который осуществляет компенсацию полученного значения (t/ (п ,20), изменяя соответствующим образом напряжение на управляющем входе фазовращателя I, и представляет собой цифро аналоговый преоб разователь. Таю1м образом, сформированная оценка пеленга в корреляторе 19 и блоке 20 теперь уже не будет зависеть от функп 1й случайного поля показателя пJpeлoмлeния среды распространения сигнала и точность оценки пеленга существенно повышается. Предлагаемый пеленгатор позволяет обеспечить выигрьнн по точности почти в 4 .раза за счет компенсации влияния флуктуации фазы принимаемого сигнала, вызванных влиянием случайно-неоднородной среды распространения, а следовательно, существенно повысить эффективность работы систем: .пеленгации, работающих в условиях распространения сигнала в турбулентной среде.

4з.

7jt;..