Пеленгатор

 

Изобретение позволяет повысить точность определения направления объекта в пространстве за счет автоматического измерения фазовых сдвигов, возникающих в узлах пеленгатора, в том числе в преобразователе частоты 6 и ограничителе 7, при изменении уровней входных сигналов в широких пределах и их учете в результирующих значениях фазовых сдвигов ϕ. Построение пеленгатора, при котором сигналы от разных антенн 1, 2 проходят через одни и те же блоки (3-11) устройства последовательно во времени, обеспечивает высокую точность измерения фазы принимаемых сигналов, поскольку фазовые сдвиги в блоках 3-11 одинаковы для обоих каналов (16 и 17) устройства. Если необходимо определить направление в трехмерном пространстве, тогда предусматривается по крайней мере еще один линейный ряд антенн, который предпочтительно расположить под углом 90^o к первому ряду антенн. Причем одна антенна может быть общей для обоих рядов антенн. В зависимости от числа приемных антенн 1, 2 и т.д. выбирается число каналов регулирования ФАПЧ (1, 2 и т.д.). На соответствующее число коммутаций выбираются и переключатели 3 и 11. 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения направления подвижного объекта в пространстве.

Известно устройство по патенту США N 4384293, обеспечивающее информацией по ориентированию объекта, состоящее из антенного блока, включающего ряд антенн, управляемого переключателя, сумматора и приемника, причем приемник состоит из блока преобразования псевдошумовой модуляции, блока фазовой синхронизации и слежения за несущей, блока измерения фазы, решающего блока, блока управления антенным блоком. Данное устройство обеспечивает ориентирование объекта в пространстве за счет измерения информации о фазовом сдвиге сигналов, принимаемых от спутников навигационной системы.

Недостатком устройства является низкая точность измерения при значительных изменениях уровней входных сигналов.

Ближайшим к изобретению аналогом (прототипом) является пеленгатор по заявке DE N 3540212, содержащий не менее двух антенн, расположенных на одной прямой и соединенных с первым переключателем, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, преобразователь частоты, ограничитель, перемножающее устройство, считывающее устройство, счетчик и второй переключатель, последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты на два и накопитель, выход которого соединен с вторым входом перемножающего устройства, выход управляемого генератора соединен с вторым входом считывающего устройства, фазоизмеритель, выход которого соединен с решающим блоком, тактовый генератор, выходы которого соединены с входами управления первого и второго переключателей, выходы второго переключателя соединены с входами каналов фазовой регулировки, причем число каналов равно количеству антенн пеленгатора, а каждый канал фазовой регулировки содержит первый и второй перемножители, входы которых соединены между собой и являются входами каждого канала, выходы перемножителей соединены с входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с входами третьего перемножителя, выход которого подключен к последовательно соединенным фильтру, генератору преобразованной частоты и устройству фазового сдвига, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора преобразованной частоты, выходы первого и второго сумматоров одного из каналов фазовой регулировки соединены через квадраторы с входами третьего сумматора, выход которого соединен с третьим переключателем, выходы которого через первый и второй фильтры нижних частот соединены с блоком управления генератором, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выходы генераторов преобразованной частоты первого и второго каналов фазовой регулировки соединены с входами фазоизмерителя.

Данное устройство обеспечивает ориентирование объекта в пространстве за счет измерения фазовых сдвигов сигналов, принимаемых от спутников радионавигационной системы на разнесенные антенны.

Недостатком устройства является низкая точность измерения при условии, когда расстояние между пеленгатором и спутником изменяется в широких пределах, что приводит к значительным изменениям уровней входных сигналов пеленгатора (в сотни, тысячи раз).

В основу изобретения положена задача повышения точности определения направления объекта в пространстве путем учета погрешностей, возникающих в блоках пеленгатора при изменении уровней входных сигналов в широких пределах.

Поставленная задача решается тем, что в пеленгатор, содержащий не менее двух антенн, расположенных на одной прямой и соединенных с соответствующими входами первого переключателя, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, преобразователь частоты, ограничитель, перемножающий блок, считывающий блок, счетчик и второй переключатель, последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты на два и накопитель, выход которого соединен с вторым входом перемножающего блока, выход управляемого генератора соединен с вторым входом считывающего блока, фазоизмеритель, выход которого соединен с первым информационным входом решающего блока, второй вход решающего блока является входом информационного сигнала о собственном положении, третий вход решающего блока является входом информационного сигнала спутниковых данных, тактовый генератор, выходы которого соединены с входами управления первого и второго переключателей, выходы второго переключателя соединены с входами каналов фазовой регулировки, причем число каналов равно количеству антенн пеленгатора, а каждый канал фазовой регулировки содержит первый и второй перемножители, первые входы которых соединены между собой и являются входами каждого канала, выходы первого и второго перемножителей соединены через соответствующие первый и второй сумматоры соответственно с первым и вторым входами третьего перемножителя, выход которого через последовательно соединенные первый фильтр, первый генератор преобразованной частоты и блок фазового сдвига соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход первого перемножителя соединен с выходом первого генератора преобразованной частоты, кроме того, выходы первого и второго сумматоров первого канала фазовой регулировки соединены через соответствующие первый и второй квадраторы с соответствующими входами третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего переключателя, первый и второй выходы которого через соответствующие первый и второй фильтры нижних частот соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления генератором, выход которого соединен с входом управляемого генератора, при этом выход первого генератора преобразованной частоты соединен с первым входом фазоизмерителя, согласно изобретению введены последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты и четвертый переключатель, блок управления, амплитудный измеритель, первый и второй формирователи частот, формирователь принимаемого сигнала, пятый переключатель, аттенюатор и шестой переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого переключателя, управляющий вход с первым выходом блока управления, второй вход с выходом аттенюатора, а выход с входом усилителя высокой частоты, второй выход опорного генератора соединен с входами первого и второго формирователей частот и входом формирователя принимаемого сигнала, выходы первого и второго формирователей частот соединены с первым и вторым входами пятого переключателя, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управление, а выход -с вторым входом преобразователя частоты, третий выход блока управления соединен с управляющим входом четвертого переключателя, а четвертый выход с управляющим входом аттенюатора, второй вход которого соединен с выходом формирователя принимаемого сигнала, вход блока управления соединен с выходом решающего блока, второй вход которого соединен с выходом амплитудного измерителя, входом соединенного с выходом преобразователя частоты, второй вход четвертого переключателя соединен с выходом генератора преобразованной частоты второго канала фазовой регулировки, а выход с вторым входом фазоизмерителя.

Преимущества предлагаемого технического решения заключаются в повышении точности измерения информационных параметров за счет автоматического измерения и учета погрешностей, вносимых узлами пеленгатора при изменении уровней входных сигналов в широких пределах.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 -вариант реализации решающего блока; на фиг.3 блок-схема алгоритма его работы; на фиг.4 вариант реализации блока управления.

Пеленгатор содержит антенны 1, 2, соединенные с первым переключателем 3, последовательно соединенные первый переключатель 3, шестой переключатель 4, усилитель высокой частоты 5, преобразователь частоты 6, ограничитель 7, перемножающий блок 8, считывающий блок 9, счетчик 10 и второй переключатель 11, последовательно соединенные управляемый генератор 12, делитель частоты на два 13 и накопитель 14, выход которого соединен с вторым входом перемножающего блока 8, выход управляемого генератора 12 соединен с вторым входом считывающего блока 9, тактовый генератор 15, выходы которого соединены с входами управления первого 3 и второго 11 переключателей, выходы второго переключателя 11 соединены с входами первого 16 и второго 17 каналов фазовой регулировки, первый канал фазовой регулировки 16 содержит первый 18 и второй 19 перемножители, выходы которых соединены соответственно с входами первого 20 и второго 21 сумматоров, выходы которых соединены с входами третьего перемножителя 22, выход которого подключен к последовательно соединенному фильтру 23, генератору преобразованной частоты 24 и блоку фазового сдвига 25, а выход последнего соединен с вторым входом второго перемножителя 19, второй вход первого перемножителя 18 соединен с выходом генератора преобразованной частоты 24, выходы сумматоров 20 и 21 соединены через квадраторы 26 и 27 соответственно с входами третьего сумматора 28, выход которого соединен с третьим переключателем 29, выходы которого через первый 30 и второй 31 фильтры нижних частот и блок управления генератором 32 соединены с управляемым генератором 12, выход опорного генератора 33 соединен с входами первого и второго формирователей частот 34 и 35, формирователя принимаемого сигнала 36 и делителя частоты 37, выход которого соединен с четвертым 38 переключателем, фазоизмеритель 39, первый вход которого соединен с выходом генератора 24 первого канала фазовой регулировки 16, а второй вход с выходом переключателя 38, другой вход переключателя 38 соединен с выходом генератора 24 второго канала фазовой регулировки 17, выход фазоизмерителя 39 соединен с первым входом решающего блока 40, второй вход которого соединен с выходом амплитудного измерителя 41, входом соединенного с выходом преобразователя частоты 6, выход решающего блока 40 соединен с входом блока управления 42, выходы которого соединены с управляющими входами четвертого 38, пятого 43 и шестого 4 переключателей и аттенюатора 44, выход которого соединен с входом шестого переключателя 4, выходы формирователей частот 34 и 35 соединены с входами пятого переключателя 43, выход которого соединен с вторым входом преобразователя частоты 6.

Решающий блок 40 (фиг.2) содержит микропроцессорный модуль 45, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного запоминающего элемента 46, оперативного запоминающего элемента 47, входами дешифратора 48, выходы которого соединены с управляющими входами запоминающих элементов 46 и 47, информационные входы-выходы микропроцессорного модуля 45 соединены с выходами постоянного запоминающего элемента 46, с информационными входами-выходами оперативного запоминающего элемента 47, управляющие выходы микропроцессорного модуля 45 "чтение", "запись" соединены с входами управления постоянного 46 и оперативного 47 запоминающих элементов.

Блок управления 42 (фиг.4) содержит дешифратор 49, выходы которого соединены через элементы И 50-56 с входами управления регистра 57 и триггеров 58-60.

Работает устройство следующим образом. Сигнал, излучаемый спутником, например, системы "Навстар", принимается антенной 1 и через переключатели 3, 4 и усилитель высокой частоты 5 подается на преобразователь частоты 6. В преобразователе частоты 6 осуществляется преобразование входного сигнала, например, частотой F=1575 МГц в сигнал частотой 5 кГц. Преобразованная частота (5 кГц) выбирается таким образом, чтобы не достигать нулевого значения при максимально ожидаемом допплеровском сдвиге частоты, например, для практически реализуемых допплеровских частот, преобразованная частота изменяется от 500 Гц до 9,5 кГц. Преобразованный сигнал (5 кГц) нормируется по амплитуде в ограничителе 7 таким образом, что его выходной сигнал принимает значение "1", когда превышается пороговая величина, либо имеет значение "0", когда не превышается уровень порога. В качестве пороговой величины может быть выбрано нулевое значение амплитуды. На принятый от спутника и модулированный данными сигнал несущей частоты налагается шумовой сигнал (помеха), амплитуда которого значительно (более 20 дБ) превышает амплитуду модулированного сигнала несущей. Нормированный по амплитуде сигнал с выхода ограничителя 7 поступает на перемножающий блок 8, в котором данный сигнал умножается с кодом PRC (прецизионный код), считываемым из накопителя 14 под воздействием сигнала от делителя частоты на два 13. Тогда полученный от перемножения сигнал выбирается в считывающий блок 9 с удвоенной частотой от генератора 12.

Полученный благодаря выборке в считывающем блоке 9 сигнал подается на счетчик 10. При отсутствии сигнала несущей частоты от спутника результат счета в счетчике 10 возрастает линейно, а при наличии сигнала несущей частоты на входе пеленгатора с модулирующим сигналом или без модуляции временная зависимость результата счета дает линию, нарастание которой попеременно больше и меньше, чем линейное нарастание результата счета при отсутствии сигнала несущей частоты. Полученные результаты счета непрерывно поступают от счетчика 10 через переключатель 11 на два перемножителя 18, 19. На перемножители 18, 19 поступают также сигналы, вырабатываемые генератором преобразованной частоты 24, которые представляют собой регулярные последовательности из "+1" и "-1". Частота сигнала генератора 24 равна преобразованной частоте (5 кГц) и может содержать допплеровское смещение. Сигнал для перемножителя 19 сдвинут относительно сигнала для перемножителя 18 на четверть периода преобразованной частоты (5 кГц) в блоке фазового сдвига 25. Выходные сигналы перемножителей 18 и 19 соответствуют I и Q составляющих сигналов, формируемых аналогично известным устройствам, описанным, например, в [1] и используются для получения сигналов регулирования.

В сумматорах 20 и 21 для каждого периода преобразованной частоты (5 кГц), создаваемого в генераторе 24, накапливаются суммарные значения в виде где слагаемые Z ( ) являются текущими результатами суммирования для данных в скобках моментов времени. В перемножителе 22 суммарное значение I и Q умножаются друг с другом и полученные в результате значения подаются на фильтр 23. Выходной сигнал фильтра 23, который может быть выполнен в виде фильтра нижних частот, регулирует частоту и фазу сигнала генератора преобразованной частоты 24 таким образом, что его выходной сигнал равен по частоте и фазе сигналу несущей, перенесенной на преобразованную частоту (5 кГц). Перемножители 18, 19, 22, сумматоры 20, 21, фильтр 23, генератор преобразованной частоты 24 и блок фазового сдвига 25 образуют известную цепь регулирования ФАПЧ [2, 3] В установившемся состоянии последовательность выдаваемых из сумматора 20 величин I воспроизводит модулированный сигнал, из которого известным способом [4] в устройстве оценки (на фиг.1 не представленном) получаются данные, передаваемые посредством модулирующего сигнала от спутника.

Значения I и Q подаются не только на перемножитель 22, но и на квадраторы 26 и 27, в которых эти значения возводятся в квадрат (I²+Q²). Квадраты значений I и Q суммируются в сумматоре 28 и суммарные значения (I²+Q²), которые представляют собой отображение амплитуды входного сигнала несущей частоты устройства, подаются попеременно через переключатель 29 на фильтры нижних частот 30 и 31. Переключение переключателя 29 осуществляется с тактовой частотой, с которой переключается временное положение выборки кода PRC из накопителя 14 (например, частота 125 Гц). Выходные сигналы фильтров нижних частот 30 и 31 подаются в блок управления генератором 32, в котором рассчитываются суммы и разности этих значений. Полученные величины используются в блоке управления генератором 32 для определения известным способом [3] сигнала управления, который регулирует фазу сигнала, генерируемого управляемым генератором 12. Сигнал генератора 12 после деления на два в делителе частоты 13 управляет выборкой кода PRC из накопителя 14 (например, с частотой 125 Гц). Сигнал управляемого генератора 12 является, кроме того, тактовым сигналом для считывающего блока 9. Фазовая регулировка сигнала осуществляется таким образом, что накапливаемый в пеленгаторе код PRC показывает такое же значение фазы, что и код PRC принимаемого сигнала. Временное положение кода PRC относительно опорного времени пеленгатора будет пропорционально расстоянию от пеленгатора до передающей станции (спутника) [4] и передается в устройство оценки (на фиг.1 не показано).

Управляемый генератор 12, делитель частоты 13, накопитель 14, считывающий блок 9, счетчик 10, перемножители 18, 19, сумматоры 20, 21, квадраторы 26, 27, сумматор 28, фильтры нижних частот 30, 31, блок управления генератором 32 образуют известную в технике цепь регулирования [3, 4] Для реализации этой цепи регулирования дополнительно к описанному сигнал, выдаваемый из управляемого генератора 12, периодически (тактовая частота 125 Гц) перестраивается на один такт вперед и возвращается назад под управлением блока 32.

В системе "Навстар" каждому спутнику присвоен специальный прецизионный код (PRC). Для навигации необходимо измерять расстояние до нескольких спутников одновременно. В описываемом устройстве это осуществляется благодаря временному уплотнению следующим образом. В устройстве должны храниться коды PRC для соответствующих спутников. Через временнее интервалы, равные, например, одной миллисекунде, происходит переключение от одного кода PRC к следующему и в течение данных временных интервалов осуществляются описанные выше регулирования в цепях слежения [3] Синфазность цепей регулирования со всеми выбранными спутниками сохраняется и демодуляция данных сигналов, принимаемых от всех спутников, возможна непрерывно.

В данном устройстве для определения направления применяется известный интерферометрический принцип. Для его реализации фаза принимаемого сигнала измеряется в двух пространственно удаленных друг от друга местах. Поэтому в пеленгаторе предусмотрены антенны 1, 2. Расстояние между антеннами зависит от желаемой точности измерения, при увеличении этого расстояния точность повышается. Переключатель 3 подключает попеременно к входу усилителя высокой частоты 5 антенны 1 либо 2, которые принимают сигналы от спутников системы "Навстар". Переключатель 11 коммутирует выходной сигнал счетчика 10 в описанной цепи регулирования ФАПЧ 16 либо в цепи регулирования ФАПЧ 17. Оба переключателя 3 и 11 управляются синхронно друг с другом от тактового генератора 15. Таким образом, выходной сигнал от антенны 1 поступает к первой цепи регулирования 16, выходной сигнал от антенны 2 к второй цепи регулирования 17. Последовательность переключений выбирается так, что сигналы каналов регулирования 16 и 17 с выходов генераторов преобразованной частоты 24 и 24' остаются в фазе с подаваемыми к ним сигналами системы "Навстар". Незначительные отклонения в течение отключенного состояния корректируются в течение включенного интервала времени. Причинами таких отклонений могут быть движения спутников и объектов, нестабильность частоты генератора пеленгатора.

Построение пеленгатора, при котором сигналы от разных антенн 1, 2 проходят через одни и те же блоки устройства (3-11) последовательно во времени, обеспечивает высокую точность измерения фазы принимаемых сигналов, поскольку фазовые сдвиги в блоках 3-11 одинаковы для обоих каналов (16 и 17) устройства.

Поскольку выходной сигнал генератора преобразованной частоты 24 находится в фазе с принимаемым антенной 1 и преобразованным сигналом (5 кГц) системы "Навстар", а выходной сигнал генератора преобразованной частоты 24' находится в фазе с принимаемым антенной 2 сигналом системы "Навстар", то по разности фаз ϕ выходных сигналов генераторов 24 и 24' определяется по интерферометрическому принципу направление в пространстве. Разность фаз измеряется в фазоизмерителе 39 и оценивается затем в решающем блоке 40. В зависимости от того, какое направление должно измеряться (угол между рядом антенн и прямой линией от антенного ряда до спутника, направление в системе координат и т. д. ), на решающий блок 40 подаются дополнительные спутниковые данные и собственное положение. Эти данные всегда имеются в аппаратуре потребителя системы "Навстар".

Если необходимо определить направление в трехмерном пространстве, тогда предусматривается по крайней мере еще один линейный ряд антенн, который предпочтительно расположить под углом 90^o к первому ряду антенн. Причем одна антенна может быть общей для обоих рядов антенн. В зависимости от числа приемных антенн 1, 2 и т.д. выбирается число каналов регулирования ФАПЧ (1, 2 и т.д.). На соответствующее число коммутаций выбираются переключатели 3 и 11. По измеренному значению разности фаз v в решающем блоке 40 направление в пространстве можно определить из формулы где l длина волны принимаемых сигналов несущей частоты, например, 1575 кГц; a угол между направлением на спутник и нормалью к базе d, проходящей через ее середину; d расстояние между антеннами, называемое базой.

С целью повышения точности измерения направления на спутник в пеленгаторе предусмотрен режим автоматического измерения погрешностей, при котором по сигналам от блока управления 42 выход делителя частоты 37 подключается переключателем 38 к второму входу фазоизмерителя 39. Частота выходного сигнала блока 37 равна преобразованной частоте пеленгатора (5 кГц) и формируется из сигнала опорного генератора 33. Выход аттенюатора 44 подключается переключателем 4 к входу усилителя высокой частоты 5 по сигналам управления от блока 42. Формирователь частоты 36 обеспечивает формирование сигнала частотой F=1575 мГц из сигнала опорного генератора 33, частота выходного сигнала формирователя 34 равна F_н=F-F_пр, а формирователя 35 - F_в=F+F_пр, где F_пр преобразованная частота, в рассматриваемом примере F_пр=5 кГц. В течение времени T1 переключателем 43 сигналом управления от блока 42 выход формирователя 34 подключается к входу преобразователя частоты 6. Сигналами управления от блока 42 с помощью аттенюатора 44 задаются последовательно K дискретных значений ослаблений от нуля до максимального значения, например для K=4 задаются ослабления K1=10 дБ, K2=20 дБ, KЗ=30 дБ, K4=40 дБ.

В фазоизмерителе 39 при этом измеряются фазовые сдвиги соответственно v_Н1, ϕ_Н2, ... ϕ_НК, значения которых запоминаются в решающем блоке 40.

В течение времени T2 переключателем 43 выход формирователя 35 подключается к входу преобразователя частоты 6. Аттенюатором 44 задаются последовательно K дискретных значений ослаблений от нуля до максимального значения под управлением блока 42. В фазоизмерителе 39 при этом измеряются фазовые сдвиги соответственно ϕ_В1, ϕ_В2, ... ϕ_ВК, а в амплитудном измерителе 41 величины соответствующих уровней сигнала на выходе преобразователя частоты 6 (A1, A2.AК), значения которых запоминаются в решающем блоке 40.

Результаты измерения фазовых сдвигов в течение времени T1 и T2 в блоке 39 можно представить соответственно в виде где ϕ_ПК, ϕ_ОК, ϕ_АК, ϕ_УК- фазовые сдвиги, вносимые преобразователем частоты 6, ограничителем 7, аттенюатором 44 и усилителем высокой частоты 5 соответственно в K-ой точке ослабления аттенюатора 44; ϕ₀ фазовый сдвиг, возникающий в узлах пеленгатора для нулевого ослабления аттенюатора 44 при измерении на нижней F_н и верхней F_в частотах формирователей частот 34 и 35 соответственно, который может быть определен в решающем блоке 40 по формуле ϕ_В1- ϕ_Н1= ϕ₀. Для следующей точки ослабления аттенюатора 44 и измеренных фазовых сдвигов фазовая погрешность пеленгатора, включающая погрешность преобразователя частоты 6 и ограничителя 7, определяется по формуле
Аналогичным образом определяется в решающем блоке 40 фазовая погрешность пеленгатора в 3, 4 и т.д. до K точках ослабления аттенюатора 44
Полученные значения погрешностей запоминаются в решающем блоке 40 и соответствуют уровням сигналов A1, A2, A3.AК, а затем используются при коррекции значений фазовых сдвигов, полученных пеленгатором в рабочем режиме для измеренных блоком 41 уровней входных сигналов пеленгатора.

Описанный режим калибровки может выполняться перед началом работы устройства, а также повторяться автоматически с заданным циклом и обеспечивает автоматическое измерение и учет фазовых сдвигов ϕ пеленгатора при изменении уровней входных сигналов устройства A в широких пределах.

Таким образом достигается повышение точности измерения устройства за счет автоматического измерения и учета фазовых погрешностей, возникающих в пеленгаторе при изменении уровней входных сигналов в широких пределах.

Решающий блок 40 может быть реализован как на элементах "жесткой" (непрограммируемой) логики, так и на основе микропроцессора по типовой структуре, описанной, например, в [5]
Структурная схема варианта решающего блока 40 приведена на фиг.2. Дешифратор 48 обеспечивает выбор постоянного 46 или оперативного 47 запоминающих элементов, в которых хранятся программы, константы или текущая информация соответственно. Микропроцессорный модуль 45 выполняет обработку и обмен информацией в соответствии с блок-схемой фиг.3 и связан с блоками 46-48 шиной адреса (ША), может иметь управляющие выходы с сигналами "чтение" и "запись" для управления постоянным 46 и оперативным 47 запоминающими элементами соответственно, " вывод", например, для вывода информации по шине ШД, вход "запрос прерывания", например, для ввода информации в решающий блок 40 по сигналам от фазоизмерителя 39, вход "ввод данных" для ввода информации от амплитудного измерителя 41.

Структурная схема блока управления 42 приведена на фиг.4. Блоки 49-60 выполняют функцию формирования управляющих сигналов, необходимых для организации обмена информацией между решающим блоком 40 и внешними по отношению к нему блоками 4, 38, 43, 44. В регистр 57 записывается информация об устанавливаемом состоянии в аттенюаторе 44. Сигнал обращения (записи) к аттенюатору 44 формируется путем дешифрирования кода адреса соответствующего элемента (дешифратор 49) и коньюкции в элементе 50 его выходного сигнала с сигналом вывода от блока 40. Аналогично формируются сигналы на выходе элементов 51-56, управляющих RS-триггерами 58-60, выходные сигналы которых определяют управление блоками 4, 38, 43.

Переключатели 3, 4, 11, 29, 38, 43 могут быть выполнены, например, на pin-диодах или на микросхемах КР590КН4. Усилитель высокой частоты 5, преобразователь частоты 6, ограничитель 7 могут быть выполнены в соответствии с описанными, например, в [6] и обеспечивать минимальные фазовые погрешности. Перемножающий блок 8 может быть реализован на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Считывающий блок 9 может быть реализован как на JK-триггере, так на D-триггере, на который тактовая частота поступает от управляемого генератора 12. Накопитель 14 может быть выполнен в виде регистра, в котором хранится код PRC (прецизионный код). Тактовый генератор 15 может быть выполнен в виде синхронизируемого мультивибратора, генерирующего сигналы прямоугольной формы. Перемножители 18, 19, 22, сумматоры 20, 21, 28, квадраторы 26, 27, фильтры 23, 30, 31, блок управления генератором 32 могут быть выполнены в соответствии с описанными, например, в [7]
Управляемый генератор 12, генераторы преобразованной частоты 24, 24' могут быть выполнены виде генераторов, частота которых изменяется под воздействием внешних сигналов в соответствии с описанными, например, в [8]
Устройство фазового сдвига 25 может быть выполнено в виде фазовращателя на угол p/2, к выходу которого может подключаться ограничитель для нормировки выходного сигнала по амплитуде.

Опорный генератор 33 может быть выполнен в виде кварцевого генератора типа "Гиацинт". Формирователи частоты 34-36 могут быть выполнены в виде последовательно соединенных формирователя гармоник и ПАВ-фильтра, на выходе которого выделяется, например, для блока 36 сигнал частотой 1575 МГц. Фазоизмеритель 40 может быть выполнен, например, в виде устройства, описанного в [9] Амплитудный измеритель 41 может быть выполнен, например, в виде устройства, описанного в [10] Таким образом, благодаря новым элементам и связям достигается повышение точности предлагаемого устройства за счет автоматического определения и исключения в результатах измерения фазовых сдвигов, вносимых узлами пеленгатора при изменении в широких пределах уровней входных сигналов.

В прототипе фазовые сдвиги, вносимые узлами пеленгатора, при изменении уровней входных сигналов не учитываются в результате изменений и проявляются в аппаратуре в виде фазовой погрешности. Известно, что узлы приемников при изменении уровней входных сигналов вносят значительные по величине фазовые сдвиги. Например, в [11] показано, что фазовые сдвиги, вносимые преобразователями частоты приемников при изменении уровней входных сигналов в 3-5 раз, достигают единиц градусов и сильно зависят от частотного диапазона работы устройства (частотных свойств транзисторов). Значительные фазовые погрешности характерны и для усилителей-ограничителей [12]
Тогда в предлагаемом устройстве повышается точность измерения фазовых сдвигов по сравнению с прототипом за счет автоматического измерения фазовых сдвигов, возникающих в узлах пеленгатора, в том числе в преобразователе частоты и ограничителе при изменении уровней входных сигналов в широких пределах, и их учет в результирующих значениях фазовых сдвигов ϕ, позволяет на порядок и более повысить точность измерения информационных параметров устройства. В этом заключается технико-экономический эффект предлагаемого устройства.

Литература.

1. Бортовые устройства спутниковой радионавигации./ Под ред. В.С.Шебшаевича. М. Транспорт, 1988, с.77, 78.

2. Бортовые устройства спутниковой радионавигации./ Под ред. В.С.Шебшаевича. М. Транспорт, 1988, с. 86.

3. Радиотехнические системы. / Под ред. Ю.М.Казаринова. М. Высш.школа, 1990, с.313-315.

4. Бортовые устройства спутниковой радионавигации./ Под ред. В.С.Шебшаевича. М. Транспорт, 1988, с.30-34.

5. Балашов Е.П. Пузенков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. М. Радио и связь, 1981, с. 203.

6. Амплитудно-фазовая конверсия./ Под ред. Г.М.Крылова. М. Связь, 1979.

7. Цифровые радиоприемные системы: Справочник./ Под ред. М.И.Жодзишского. М. Радио и связь, 1990, с.33, 67, 119.

8. Манасевич В. Синтезаторы частот: Теория и проектирование./ Под ред. А.С.Галина. М. Связь, 1979.

9. Галахова О.П. И др. Основы фазометрии. Л. Энергия, 1976, с.159.

10. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые). Киев: Вища.школа, 1973.

11. Амплитудно-фазовая конверсия./ Под ред. Крылова Г.М. М. Связь, 1979.

12 Чмых М.К. Цифровая фазометрия. М. Радио и связь, 1993.

Формула изобретения

Пеленгатор, содержащий не менее двух антенн, расположенных на одной прямой и соединенных с соответствующими входами первого переключателя, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, преобразователь частоты, ограничитель, перемножающий блок, считывающий блок, счетчик и второй переключатель, последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты на два и накопитель, выход которого соединен с вторым входом перемножающего блока, выход управляемого генератора соединен с вторым входом считывающего блока, содержащий также фазоизмеритель, выход которого соединен с первым информационным входом решающего блока, второй вход решающего блока является входом информационного сигнала о собственном положении, третий вход
входом информационного сигнала спутниковых данных, тактовый генератор, первый выход которого соединен с входом управления первого переключателя, второй выход с управляющим входом второго переключателя, N каналов фазовой регулировки, где N равно числу антенн пеленгатора, а каждый канал фазовой регулировки содержит первый и второй перемножители, первые входы которых соединены между собой и являются входами каждого канала, каждый из которых соединен с соответствующим выходом второго переключателя, выходы первого и второго перемножителей соединены через соответствующие первый и второй сумматоры соответственно с первым и вторым входами третьего перемножителя, выход которого через последовательно соединенные первый фильтр, первый генератор преобразованной частоты и блок фазового сдвига соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход первого перемножителя соединен с выходом первого генератора преобразованной частоты, кроме того, выходы первого и второго сумматоров первого канала фазовой регулировки соединены через соответствующие первый и второй квадраторы с соответствующими входами третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего переключателя, первый и второй выходы которого через соответствующие первый и второй фильтры нижних частот соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления генератором, выход которого соединен с входом управляемого генератора, при этом выход первого генератора преобразованной частоты соединен с первым входом фазоимерителя, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты и четвертый переключатель, блок управления, амплитудный измеритель, первый и второй формирователи частот, формирователь принимаемого сигнала, пятый переключатель, аттенюатор и шестой переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого переключателя, управляющий вход с первым выходом блока управления, второй вход с выходом аттенюатора, а выход с входом усилителя высокой частоты, второй выход опорного генератора соединен с входами первого и второго формирователей частот и входом формирователя принимаемого сигнала, выходы первого и второго формирователей частот соединены с первым и вторым входами пятого переключателя, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход с вторым входом преобразователя частоты, третий выход блока управления соединен с управляющим входом четвертого переключателя, а четвертый выход с управляющим входом аттенюатора, второй вход которого соединен с выходом формирователя принимаемого сигнала, вход блока управления соединен с выходом решающего блока, четвертый вход которого соединен с ввыходом амплитудного измерителя, входом соединенного с выходом преобразователя частоты, второй вход четвертого переключателя соединен с выходом генератора преобразованной частоты второго канала фазовой регулировки, а выход с вторым входом фазоизмерителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4