Устройство определения азимута Советский патент 1993 года по МПК G01S1/54 

13, первую фазосдвигающуо цепь Ц и вторую фдзосдвигающую цепь 15, фазоинвертор 16, фазовращатель 17 и блок 1б управления, содержащий, первый делитель 19 частоты, второй делитель 20 частоты, первый элемент И 21, вто рой элемент И 22, элемент 23 задержк н инвертор 2k, Приемоиндикатор (фиг.2) содержит антенну 25, приемник 2б, амплитудный детектор 27, блок 28 хранения фазы, фазовый детектор 29, вычислитель 30, индикатор 31, блок 32 управления, блок 33 проверки достоверности отсче та и дополнительный индикатор 3, при этом блок 28 хранения фазы содер жит ключ 35 и линию Зб задержки, вычислитель 30 содержит триггер 37, первый элемент И 38, первый ключ 39, первый элемент 0-памяти, блок вы читания, второй блок (2 сравнения, четвертый ключ 43, элемент ИЛИ k, блок сложения, первый блок б сравнения, второй ключ , второй элемент И 48, третий ключ , второй элемент 50 памяти, делитель 51 на дв и третий элемент 52 памяти, блок 32 управления содержит элемент И 53, первый детектор 5, второй детектор 55 и дифференцирую1дую цепь 5б. Блок проверки достоверности отсчетов (фиг.3) содержит первый инвертор 57, первый элемент И 58, элемент ИЛИ 59, первую дифференцирующую цепь 50, RS-триггер б1, вторую дифференцирующую цепь б2, второй инвертор 63 и второй элемент И Bk. Предложенное устройство работает следующим образом. Плечо направленной антенны радиомаяка, имеющее диаграмму направленйости в виде синусной зависимости, ориентированную своим максимумом, на пример, на Север, питается от блока 3 токами боковых частот, образованными в результате балансной модуляции о смесителе несущей частоты CD, формируемой генератором 1 и напряжением низкой частоты 52 , равной скорости вращения диаграммы направленности, формируемым в генераторе 9 и поступающим от него через коммуфаторы 10, 11. В результате синусное пле чо излучает сигнал Е .sintfsinszt eincot Другое плечо направленной антенны 6, имеющее диаграмму напрЛленности в виде косинусной зависимости, питается, от блока 3 токами боковых частот, образованных в результате балансной модуляции в смесителе 5 несущей частоты СО , формируемой генератором 1 и напряжением низкой частоты Q, , формируемым в генераторе 9, но отличающимся по фазе от напряжения, поступающего но смеситель k синусного плеча на 90 за счет прохождения сигнала через фазовращатель 17. Это напряжение поступает от генератора 9 через коммутатор 10 и фазовращатель 17. В результате косинусное плечо излучает сигнал E-co3(fcosnt-sincOL. На ненаправленную антенну 8 поступает напряжение несущей частоты СО от генератора 1 через ключ 2, она излучает сигнал Е- sinMt. В результате сложения в эфире колебаний, излучаемых антенной системой 7, получается амплитудно-модулированный радиосигнал Е sintot + Е cos(cos$lt + + sinqisinj t sinCOt Е l + cos (SZt -q)J sincot. . Блок управления 18 вырабатывает управляющие сигналы для формирования последовательности из четырех радиосигналов, следующих непрерывно друг за другом, причем при излучении четных радиосигналов направление вращения диаграммы направленности (ДН) противоположно направлению вращения при излучении нечетных радиосигналов. А начальное положение ДН при излучении двух последующих радиосигналов отличается на заданную величину ft от начального положения при излучении двух первых. Длительность последнего радиосигнала укорачивается для того, чтобы было возможно отличить начало серии из четырех радиосигналов. С выхода генератора 9 на делитель 19 частоты поступает сигЬал с частотой J2, равной скорости вращения ДН, или частоте амплитудной модуляции радиосигнала. На выходе делителя 19 частоты формируются импульсы с частотой, в два раза меньшей частЮты следования радиосигналов.. При наличии сигналов на выходе делителя частоты формируются нечетные радиосигналы. Сигналы с выхода делителя воздействуют на второй коммутатор 11, который обеспечивает коммутацию сигналов, управляющих направлением еращения диаграммы направленности. Сигнал на выходе делителя 19 частоты определяет интервал времени излучения второй пары радиосигналов, возействуя на первый коммутатор 10, который вводит в действие блок 12, управляющий начальным положением диг аграммы направленности. Путем логического умножения на элементе И 21 сигнала с выхода делителя 19 и инв ертируемого сигнала с выхода инвертора 2 формируется сигнал, временное положение которого соответствует интервалу времени излучения чет-вертого импульса серии. Данный си1- нал задерживается на интервал времени М, равный необходимой длительности излучения четвертого радиосигнала, в элементе 23 задержки. Путем логического умножения на элементе И 22 сигнала с выхода элемента 23 задержки и сигнала с выхода элемента И 21 формируется сигнал, поступающий на ключ 2, по которому прерывается излучение четвертого радиосигнала путем отключения генератора 1. После излучения четырех радиосигналов цикл работы повторяется.

По командам из блока 18 производятся следующие переключения коммутаторов. При .излучении первого радиоимпульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутаторов 10, 11 с вторым входом блока 3 и, через посредство коммутатора 10 фазовращателя 17, - Q третьим входом блока 3. 8 результате антенная система излучает сигнал вида .

Е Е sinWb + Е (coscpt cosa.t + + sinCfsinRt) sinCiJt E l + cos (ttt -Ц) sincot.

При излучении второго радиоимпульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутатора 10, фазойнвертора 1б, коммутатора 11 с вторым входом блока 3 и через посред ство коммутатора 10, фазовращателя

17-е третьим входом.

.

в результате антенная система излучает радиосигнал вида

Eg. Е sinOt Е (coscpcosOt - sintfsinQt) sin(0t Е l + cos (Qt + + 9) sincot.

При излучении третьего радиоимпульса выход генератора Э соединен через блок 12, формирующий смещение исходного положения ДМ, коммутаторы 10, 11 с вторым входом блока 3 и через посредство блока 12, коммутатора 10, фазовращателя 17 с третьим входом. При этом по команде с выхода

делителя 19 третий коммутатор 13 подключает на второй вход первого коммутатора 10 выход генератора 9 через фазосдвигающую цепь lA, обеспечивающую смещение фазы на величину

.

В результате антенная система излучает радиосигнал вида

Е Е sinQt + Е cos{j)cos (Slt -А) + sinqisin tot -A)lsin(0t Е l + cos (Qt -Л ) sinUt.

При излучении четвертого радиоимпульса выход генератора 9 соединен

через блок 12, формирующий смещение

исходного положения flii, коммутатор 10, фазоинвертор 16, коммутатор 11, с вторым входом блока 3 и через посредство блока 12, коммутатора 10,

фазовращателя 17 - с третьим входом. При этом, ввиду отсутствия сигнала с выхода делителя 19, третий коммутатор 13 подключает на второй вход первого коммутатора 10 выход генератора 9 через фазосдвигающую цепь 15, обеспечивающую смещение фазы на величину U . В результате антенная система излучает радиосигнал вида:

Е sinOOt + Е cosqteos (Clt +

40

+ u) - SLn(|sin (Qt + Л )3 sinUt E 1 cos (nt +Cf + Л ) sinOt.

Коммутаторы 10, 11, 13 могут быть 45 выполнены, например, в виде реле с нормально замкнутыми (разомкнутыми) контактами.

Фазосдвигающие цепи lA, 15, 17 могут быть выполнены, например, в 50 виде электромеханических фазовращателей, RC-цепей, комбинаций RC и LC элементов и прочее.

Приемоиндикатор предлагаемого уст ройства функционирует следующим образом.

Антенна 25 и приемник 26 усиливают и выделяют по частоте сигналы, излучаемые передающей частью азимутальной .системы. Амплитудный детектор 11 гп,|деляет из принятых радиосигналов си|и,.1лы модуляции, кторые поступают на Плок /.8, фазовый детектор 29, блок 32 управления. В блоке 32 сигнал, п тупаюй1ий но пероый вход, летектирусмся с помощью детектора , по переднему фронту продетектированного сигнала формируется с помощью дифференцирующей цепи 5Ь импульс синхронизании, который приводит триггер 37 и элементы чО, 50 памяти в исходное состояние. Первый радиоимпульс прохг)дит на линию 36 задержки через от. крытый ключ ЗЬ. Линия Зб задержки за держииабт модулирующий сигнал первого радиоимпульса на длительность радиоимпульса Тц. Сигнал на выходе линии 36 задерх(ки появляется в момент поступления с выхода амплитудного де тектора 27 модулирующего сигнала вто рого радиоимпульса и поступает однозременно с ним на вход фазового део TCKTopi- 29, где производится измерение разности фаз модулирующих колеба ни1;1 первого и второго радиоимпульсов Сигнал с выхода линии Зб задержки также детектируется детектором 55 и поступает на элемент И 53. на второй вход этого элемента пост пает сигнал с детектора 5, на выходе .элемента И 53 формируется сигнал совпадения, который запирает ключ 35, и, «таким образом, модулирующий сигнал второго радиоимпульса на линию Зб задержки не поступает. Сигналы с выхода блока 32 поступают на вход вычислителя 30. Так, сигнал, запирающий ключ 35, поступает на счетный вход триггера 37 и переводит:его в состояние 1. Одновременно он поступает на вторые входы элементов И 3S, 8. На выходе :5лемента И 8 формируется сигнал, ко торый отпирает ключ tS, через который на элемент 50 памяти поступает величина разности фаз между модулирующими сигналами первого и второго радиоимпульсов. Данная величина делится на два в делителе 51 и поступает на индикатор 3 как величина азимута. В момент приема вдорого радис5сигнала ключ 39 заперт, т.к. на нулевом выходе триггера 37 нет сиг нала . . При поступлении третьего радиоимпулвса ключ 35 отпирается, т.к. на входе элемента И 53, связанном с выходом линии 36, нет сигнала, следовательно, нет сигнала и на выходе элемента И 53. Отсутствие этого сигнала держит запертыми ключи 39, (нет разрешающего сигнала на одном из входов элементов И ЗС, о). Через ключ 35 модулирующий сигнал третьего радиоимпульса поступает на линию 36 задержки, где задер ;{ивается на длительность Т. Сигнал на выходе линии 36 появляется в момент поступления с выхода амплитудного детектора 27 модулирующего сигнала четвертого радиоимпульса и поступает одновременно с ним на выход фазового детектора 29, где производится измерение разности фаз модулирующих колебаний третьего и четвертого радиоимпульсов. Сигнал с выхода линии Зб задержки также детектируется детектором 55 и поступает на элемент И 53, на второй вход этого элемента поступает сигнал с детектора 5, на выходе элемента И 53 формируется сигнал совпадения, который запирает ключ 35, и, таким образом, модулирующий сигнал четвертого радиоимпульса на линию 36 задержки не поступает. Сигнал, запирающий ключ 33, поступает на счетный вход триггера 37 и переводит его в состояние О. Одновременно он поступает на вторые входы элементов И 38, 8. На выходе элемента И 38 формируется сигнал, который открывает 39, через который на элемент 40 памяти поступает величина разности фаз между модулирующими сигналами третьего и четвертого радиосигналов. Данная величина вычитается в блоке 41 вычитания и суммируется в блоке 45 сложения с наперед заданной величиной смещения начального положения ДН при излучении третьего и четвертого радиоимпульсов, трансформированной в фазовый сдвиг (путем умножения на 2) и хранящейся в элементе .52 памяти. По переднему фронту сигнала с элемента И 38 дифференцирующая цепь (ДЦ) 62 формирует импульс, который поступает на вход S триггера б1, устанавливая его в единичное состояние. В результате на выходе триггера б1 формируется сигнал, который включает в индикаторе 34 лампочку Неисправность. Модули результатов сложения и вычитания сравниваются в блоках 42 и 46 сравнения с разностью фаз, хранящейся в элементе 50 памяти. По результатам сравнения открывается ключ 43 или ключ блоками 42, 6 сравнения соответственно, через которые сигнал определяющий знак результата вычитания или сложения, из блока 1 вычита ния или блока kS сложения поступает через элемент ИЛИ k на индикатор 31 Использование результатов сравнения данных, полученных путем обработки первой и второй пары радиоимпульсов, осуществленного с помощью блоков сравнения, позволяет не только определить знак азимута, но также осуществить комплексную проверку функционирования передающей части устройства в целом и практически всего приемоиндикатора. Причем в приемоиндикаторе проверяется как правильность формирования последовательности управляющих сигналов, так и точность работы измерительной и вычисли тельной частей. Точность работы измерительной час ти проверяется за смет того, что результат измерения разности фаз перво го и второго радиоимпульсов Moxter совпасть с величиной, формируемой вычислителем 30, только при точном измерении разности фаз первого и вто рого, а также третьего и четвертого радиосигналов. При правильной работе приемоиндикатбра на выходе одного из блоков l2, kd сравнения обязательно должен появиться сигнал, который сви детельствует о совпадении модулей из мерений, получаемых по результатам обработки первой и второй пар радиосигналов. Отсутствие после завершения обработки этого сигнала, равно как и пpиcyтctвиe сигналов одновременно на выходах обоих блоков сравнения, является признаком неправильной работы. Сигнал с выхода одного из блоков k2, kC сравнения поступает на один из элементов И 5S, 6ч и проходит через него, если на выходе второго блока сравнения отсутствует сигнал. В этом случае нп выходе связанного с ним инвертора 57 (63) формируется сигнал 1. Сигнал с выхода элемента И 58 (() поступает на вход элемента ИЛИ 59 и далее - через дифференцирующую цепь 60 - на вход R триггера б1, переводя его в нулевое состояние, при котором лампочка не исправность в индикаторе 3 не горит. При исправной работе приемоиндикатора сигнал на включение лампочки неисправность фopмиpyeтc f в течение малого интервала времени (менее 0,1 с), величина которого определяется временем обработки полученных измерений в блоках вычитания, слохения, сравнения..Таким образом, при исправной работе приемоиндикатора сигнал неисправность оператором не фиксируется из-за инерционности лампочки и из-за инерционности человеческого зрения. В случае неисправности приемоиндикатора, когда результаты обработки первой и второй пар сигналов rte совпадают, на выходах блоков 2, ч6 сравнения сигналы ме формируются или формируются одновременно, при этом триггер б1 остается в единичном состоянии, о чем свидетельствует включенная лампочка неисправность. При одновременном формировании сигналов на выходах А2, k( блоков сравнения они не проходят на входы элемента ИЛИ 59, т.к. на первых входах элементов И 58, 6 формируются нулевые сигналы, запрещающие прохождение сигналов по вторым входам элементов И.

ж

//

ж

X

/.

V

/J

± ±

/4

/

/Ч

„

l-«. L J

/

Iff

L«..

j{

/7

4

ж

/

J

/

21

/ /V

г4

.

Фг/г./

(puz-Z