Способ измерения угла прихода фронта волны в рлс моноимпульсного типа

 

Изобретение относится к измерению направления прихода фронта волны в радиолокационных станциях сопровождения. Технический результат заключается в увеличении точности измерения. Сущность изобретения состоит в том, что в способе, основанном на сравнении сигналов, поступающих с приемных антенн, имеющих различные диаграммы направленности, высокочастотные сигналы с выхода антенн манипулируют по фазе двумя ортогональными сигналами, аддитивно смешивают на высокой частоте, разделяют снова путем умножения на напряжение, промодулированное по фазе в такт с манипуляцией высокочастотных сигналов, и фильтрации и выделяют сигналы рассогласования после фазового детектирования. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения направления прихода фронта волны в радиолокационных станциях (РЛС) сопровождения, предназначенных для решения задач пеленгации и стыковки объектов.

Известен способ измерения угла прихода фронта радиоволны в РЛС моноимпульсного типа, основанный на сравнении сигналов, поступающих с приемных антенн, имеющих различные диаграммы направленности.

Этот способ обладает недостаточной точностью измерения из-за трудностей обеспечения идентичности амплитудно-фазовых характеристик усилительных каналов радиолокационной станции сопровождения.

Целью изобретения является увеличение точности измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения угла прихода фронта радиоволны в РЛС моноимпульсного типа, основанном на сравнении сигналов, поступающих с приемных антенн, имеющих различные диаграммы направленности, высокочастотные сигналы с выхода антенн манипулируют по фазе двумя ортогональными сигналами, аддитивно смешивают на высокой частоте, разделяют снова путем умножения на напряжение, промодулированное по фазе в такт с манипуляцией высокочастотных сигналов, и фильтрации и выделяют сигналы рассогласования после фазового детектирования.

На чертеже изображена блок-схема устройства, поясняющая способ измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа.

Устройство для измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа содержит:

1 - антенное устройство, на выходах которого формируются разностный сигнал по курсу, разностный сигнал по тангажу и суммарный сигнал;

2, 3 - фазовые манипуляторы (0-π);

4, 5 - высокочастотные сумматоры;

6 - усилитель (с гетеродинированием сигнала на промежуточную частоту);

7, 8, 9 - умножители (смесители);

10, 11, 12- фильтры на вторую промежуточную частоту;

13, 14 - фазочувствительные детекторы;

15, 16 - фазовые манипуляторы (0-π);

17 - гетеродин;

18 - генератор опорного напряжения (ГОН);

19 - фазосдвигающая цепочка на 90°;

20 - система автоматической регулировки усиления.

Сущность способа измерения угла прихода фронта радиоволны в РЛС моноимпульсного, основанного на сравнении сигналов, поступающих с приемных антенн, имеющих различные диаграммы направленности, заключается в том, что высокочастотные сигналы с выхода антенн манипулируют по фазе двумя ортогональными сигналами, аддитивно смешивают на высокой частоте, разделяют снова путем умножения на напряжение, промодулированное по фазе в такт с манипуляцией высокочастотных сигналов, и фильтрации и выделяют сигналы рассогласования после фазового детектирования.

При этом при смещении цели в плоскости курса на угол Θ в плоскости тангажа на угол Ψ, напряжения в соответствующих точках схемы могут быть представлены следующим образом.

Напряжение в точках а, б и в

a) U_k(t)=U_k (Θ)sinω_ct,

б) U_т (t)=U_т(Ψ)sinω_ct,

в) U_Σ(t)=U_Σ(Θ, Ψ)sinω_ct,

где U_k , U_т и U_Σ - постоянные, зависящие от характеристики антенны.

Напряжение в точках а₁ и б ₁,

а₁) U_k (t)=U_k(Θ)δ(t)sinω_ct,

б₁ ) U_т(t)=U_т(Ψ)δ(t-^Т/₄)sinω_ct,

где

Т - период частоты модуляции ГОН 18. Напряжение U₁(t) на входе усилителя 6 равно:

и представляет амплитудно-модулированное колебание.

Напряжение на выходе усилителя:

U(t)=KU ₁(t),

где K - коэффициент усиления усилителя.

Напряжение гетеродина 17 U_г(t) можно представить

в точке а₂

в точке б₂

в точке в₂

На выходе умножителей 7, 8, 9

в точке а ₃

где: - функция от суммарной частоты, отфильтровывается на всех трех выходах и в дальнейших рассуждениях не участвует;

K₁ - постоянный коэффициент.

Окончательно перед фильтром 10 имеем

Разложение в ряд Фурье по частотам, кратным ω_пр2 второго и третьего члена, можно найти, например, в книге Н.Т.Петрович «Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией», Издательство «Советское радио», 1966. Там же показано, что их разложение не содержит частоты ω_пр2. Таким образом, учитывая, что фильтр 10, настроенный на ω_пр2, не пропускает частот, кратных ω_пр2, на выходе этого фильтра имеем:

Проводя аналогичные рассуждения, получаем на выходе фильтров 11, 12

U_т(t)=KU _т(t)cosω_пр2t

U_Σ(t)=К₁U_Σ(Θ, Ψ)cosω_пр2t

после фазочувствительных детекторов 13 и 14 имеем значение сигнала рассогласования по обоим плоскостям

Знак U_k(Θ) и U_т(Ψ) задается соотношением фаз "суммарного" сигнала по отношению U_k(t) и U_т (t).

Следует отметить, что диаграммы направленности формируются (могут быть измерены) только на выходе фильтров 10 и 11, так как аддитивная смесь (1) не дает представления о диаграммах направленности антенного устройства 1 на прием в любой из плоскостей.

Необходимо отметить, что способ может быть реализован и другими устройствами, например, в амплитудных пеленгаторах, использующих антенны с четырьмя выходами и логарифмический усилитель, на выходе которого после разделения образуются разности, пропорциональные углу рассогласования между соответствующими парами каналов курса и тангажа.

Формула изобретения

Способ измерения угла прихода фронта радиоволны в РЛС моноимпульсного типа, основанный на сравнении сигналов, поступающих с приемных антенн, имеющих различные диаграммы направленности, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, высокочастотные сигналы с выхода антенн манипулируют по фазе двумя ортогональными сигналами, аддитивно смешивают на высокой частоте, разделяют снова путем умножения на напряжение, промодулированное по фазе в такт с манипуляцией высокочастотных сигналов, и фильтрации и выделяют сигналы рассогласования после фазового детектирования.

РИСУНКИ