Устройство для измерения угла прихода фронта волны в рлс моноимпульсного типа

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в бортовых радиолокационных станциях сопровождения. Технический результат заключается в повышении точности измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа. Для этого устройство содержит антенну с тремя выходами, два разностных и один опорный (суммарный) каналы, усилитель, фазочувствительные детекторы, фазовые манипуляторы, высокочастотные сумматоры, умножители и фильтры на промежуточную частоту. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в бортовых радиолокационных станциях сопровождения, в частности, в пеленгаторах, входящих в состав РЛС, предназначенных для решения задач стыковки космических объектов.

Известно устройство для измерения угла прихода фронта волны в радиолокационных станциях моноимпульсного типа, содержащее антенну с тремя выходами, два разностных и один опорный (суммарный) каналы, усилитель и фазочувствительные детекторы.

Это устройство обладает недостаточной точностью измерения.

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

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа, содержащее антенну с тремя выходами, два разностных и один опорный (суммарный) каналы, усилитель и фазочувствительные детекторы, включены между выходами антенны и входом усилителя фазовые манипуляторы и высокочастотные сумматоры, а между усилителем и фазочувствительными детекторами включены умножители и фильтры промежуточной частоты.

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

Устройство для измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа содержит антенну 1 с тремя выходами, фазовые манипуляторы (0-π) 2, 3, высокочастотные сумматоры 4, 5, усилитель 6, умножители частоты (смесители) 7, 8, 9, фильтры 10, 11, 12 промежуточной частоты, фазочувствительные детекторы 13, 14, фазовые манипуляторы (0-π) 15, 16, гетеродин 17, генератор опорного напряжения (ГОН) 18, фазосдвигающую цепочку 19 на 90° и систему 20 автоматической регулировки усиления.

Устройство для измерения угла прихода фронта волны в РЛС моноимпульсного типа работает следующим образом.

Полученные на выходе антенны 1 сигналы высокой частоты в канале курса и тангажа манипулируются по фазе ортогональными сигналами на двух π-манипуляторах 2, 3. Суммируются по высокой частоте с опорным сигналом "суммарного" канала на в/ч сумматорах 4, 5, полученное напряжение усиливается в усилителе 6 и затем разделяется снова на промежуточной частоте с помощью умножителей 7, 8, 9 и фильтров 10, 11, 12, настроенных на вторую промежуточную частоту.

При этом на умножители 7, 9 подается напряжение гетеродина 17, промодулированное по фазе (0-π) на фазовых манипуляторах 15, 16, синхронно с фазовой манипуляцией сигнала на в/ч π-манипуляторах. На умножитель 8 подается немодулированное напряжение гетеродина 17.

Выходные напряжения с фильтров 10 и 12 подаются на фазочувствительные детекторы 13, 14, на которые в качестве опорного напряжения подается сигнал с фильтра 11. На выходе фазочувствительных детекторов 13 и 14 получаем напряжение, пропорциональное углу рассогласования по курсу и тангажу относительно равносигнального направления.

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

Напряжения 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 (Θ), U_т(Ψ) и U_Σ(Θ, Ψ) - постоянные, зависящие от характеристик антенны 1.

Напряжение в точках а₁ и б ₁

т. а₁) U_k (t)=U_k(Θ)δ(Ψ)sinω_ct,

т. б₁ ) U_т(t)=U_т(Ψ)δ(t-^Т/₄)sinω_ct,

где

Т - период частоты модуляции ГОН'а.

Напряжение U₁(t) на входе усилителя 6 представляет аддитивную смесь сигналов а, б и в

Из формулы (1) видно, что U₁ (t) представляет амплитудно-модулированное колебание частоты ω_c. Напряжение выхода усилителя может быть представлено как:

где K - коэффициент усилителя.

Напряжение гетеродина, подводимого к смесителям 7, 8, 9 в точках а ₂, б₂, и в₂ имеет вид:

т. а₂) U _2k(t)=U₂δ(t)sinω₂t,

т. б₂ ) U_2т(t)=U₂δ(t-^Т/₄)sinω₂t,

т. в₂ ) U₂(t)=U₂sinω₂t.

На выходе смесителей 7, 8, 9 имеем:

где - функция от суммарной частоты гетеродина и сигнала отфильтровывается на всех трех выходах и в дальнейших рассуждениях не участвует.

K₁ - постоянный коэффициент.

Таким образом перед фильтром Ф₁ (10) имеем:

Разложение в ряд Фурье по частотам, кратным ω_пр2 второго и третьего члена, можно найти, например, в книге Н.Г.Петрович "Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией", Издательство "Сов. радио", 1966 г. Там же показано, что их разложение не содержит частоты ω_пр2.

Фильтр Ф ₁ (10) настроен на частоту ω_пр2 и не пропускает частот, кратных ω_пр2.

Напряжение на выходе Ф ₁ (10) имеет вид:

Проводя аналогичные рассуждения, получаем на выходе фильтров Ф₂ (11) и Ф₃ (12)

Ф₂: U_Σ(t)=К₁U_Σ(Θ, Ψ)cosω_пр2t,

Ф₃ : U_т(t)=К₁U _т(Ψ)cosω_пр2t.

После фазочувствительных детекторов 13 и 14 имеем значение сигнала ошибки по обоим плоскостям:

Знак задается соотношением фаз между U_Σ, U_k и U_т . Очевидно, что они могут быть или только в фазе, или только в противофазе.

Следует отметить, что диаграммы направленности формируются (могут быть измерены) только по выходам фильтров Ф₁ (10), Ф₂ (11) и Ф₃ (12), так как аддитивная смесь 1 не дает представления о диаграммах направленности антенного устройства на прием.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла прихода фронта волны в радиолокационных станциях моноимпульсного типа, содержащее антенну с тремя выходами, два разностных и один опорный /суммарный/ каналы, усилитель и фазочувствительные детекторы, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в нем между выходами антенны и входом усилителя включены фазовые манипуляторы и высокочастотные сумматоры, а между усилителем и фазочувствительными детекторами включены умножители и фильтры на промежуточную частоту.

РИСУНКИ