RU2303274C1 - Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method - Google Patents
Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303274C1 RU2303274C1 RU2006119807/09A RU2006119807A RU2303274C1 RU 2303274 C1 RU2303274 C1 RU 2303274C1 RU 2006119807/09 A RU2006119807/09 A RU 2006119807/09A RU 2006119807 A RU2006119807 A RU 2006119807A RU 2303274 C1 RU2303274 C1 RU 2303274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- inputs
- signal
- output
- azimuth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в системах обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучения.The invention relates to radio engineering, in particular to direction finding, and can be used in systems for detecting and determining the location of radio emission sources.
Для однозначного определения в круговом азимутальном секторе направления распространения электромагнитных волн (ЭМВ) S, совпадающего при прямолинейном распространении ЭМВ с направлением на источник радиоизлучения (ИРИ), широко используются фазочувствительные (ФЧ) способы пеленгования [1. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. радио, 1964. - 640 с.]; [2. Саидов А.С., Тагилаев А.Р., Алиев Н.М., Асланов Г.К. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997. - 160 с.]. Сущность ФЧ способов пеленгования заключается в необходимости проведения оценки пространственно-временной структуры электромагнитного поля (ЭМП), создаваемого ИРИ, в плоскости пеленгования (азимутальной плоскости) по крайней мере в трех пространственно разнесенных точках, что наиболее просто технически реализуется путем использования плоской трехэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки (КАР), состоящей из ненаправленных в азимутальной плоскости идентичных антенных элементов (АЭ). В качестве АЭ с указанными свойствами используются осесимметричные антенны вибраторного типа, оси симметрии которых ортогональны плоскости расположения КАР, а фазовые центры расположены равномерно на окружности радиуса rcaw (caw - сокращение от английского слова "circular arrays with" (кольцевая антенная решетка)).To unambiguously determine in the circular azimuthal sector the direction of propagation of electromagnetic waves (EMW) S, which coincides with the rectilinear propagation of EMW with the direction to the source of radio emission (IRI), phase-sensitive (FS) direction finding methods are widely used [1. Kukes I.S., Old Man M.E. Basics of direction finding. - M .: Owls. radio, 1964. - 640 p.]; [2. Saidov A.S., Tagilaev A.R., Aliev N.M., Aslanov G.K. Design of phase automatic direction finders. - M .: Radio and communications, 1997. - 160 p.]. The essence of the FS methods of direction finding consists in the need to assess the spatial-temporal structure of the electromagnetic field (EMF) created by the IRI in the direction-finding plane (azimuth plane) at least at three spatially separated points, which is most technically simple by using a flat three-element equidistant ring antenna array (CAR), consisting of identical antenna elements (AE) not directed in the azimuthal plane. As AEs with the indicated properties, axisymmetric antennas of the vibrator type are used, the symmetry axes of which are orthogonal to the CAR plane, and the phase centers are uniformly located on a circle of radius r caw (caw is an abbreviation of the English word "circular arrays with" (ring antenna array)).
Физической основой ФЧ способов радиопеленгования, как известно [1], являются следующие свойства ЭМВ в зоне излучения: постоянство амплитуды составляющих напряженности электромагнитного поля в пределах апертуры (базы) КАР и плоский фазовый фронт ЭМВ, нормаль к которому совпадает с направлением на ИРИ. В общем случае точность пеленгования характеризуется эксплуатационной угловой ошибкой пеленгатора, которая включает в себя инструментальные ошибки, характеризующие точность самого пеленгатора-угломера, являющиеся, как правило, систематическими, и ошибки от других источников, которые проявляются в реальной эксплуатации пеленгатора, являющиеся, как правило, случайными. В целом ряде случаев достаточно точное разделение ошибок пеленгования на случайную и систематическую составляющие не представляется возможным. Поэтому практически всегда без особой погрешности эксплуатационная точность пеленгования может быть охарактеризована результирующей средней квадратической ошибкой (СКО) σθ в азимутальной плоскости, определяемой через дисперсии систематической и случайной составляющих в соответствии с выражением:The physical basis of the FS of direction finding methods, as is known [1], is the following EMW properties in the radiation zone: constant amplitude of the components of the electromagnetic field within the CAR aperture (base) and a flat EMF phase front, the normal of which coincides with the direction to the IRI. In the general case, direction finding accuracy is characterized by the operational angular error of the direction finder, which includes instrumental errors characterizing the accuracy of the direction finder-goniometer, which are usually systematic, and errors from other sources, which are manifested in the actual operation of the direction finder, which are, as a rule, random. In a number of cases, a fairly accurate separation of direction finding errors into random and systematic components is not possible. Therefore, almost always without much error, the operational accuracy of direction finding can be characterized by the resulting mean square error (SD) σ θ in the azimuthal plane, determined through systematic variances and random components in accordance with the expression:
Систематическая составляющая СКО σθs применительно к ФЧ пеленгаторам, в свою очередь, включает методическую и структурную составляющие ошибок. Методические составляющие ошибок, связанные со способом пеленгования, обусловлены локальной неоднородностью ЭМП на раскрыве КАР, приводящей к искажениям форм диаграмм направленности (ДН) антенн КАР. Структурные составляющие ошибок, связанные с технической реализацией пеленгаторов, обусловлены неидентичностью каналов пеленгатора, нарушением симметрии структуры КАР, монтажно-установочными погрешностями.The systematic component of the standard deviation σ θs as applied to the FS direction finders, in turn, includes the methodological and structural components of errors. The methodological components of errors associated with the direction finding method are due to local heterogeneity of the EMF at the openings of the CAR, leading to distortions in the shapes of the radiation patterns of the antennas of the CAR. The structural components of errors associated with the technical implementation of direction finders are due to the non-identity of the direction finder channels, violation of the symmetry of the CAR structure, and installation errors.
Случайная составляющая СКО σθr обусловлена воздействием внутренних шумов и внешних помех.The random component of the standard deviation σ θr is due to the influence of internal noise and external noise.
При этом основными показателями качества разрабатываемых способов радиопеленгования являются обеспечиваемые способом пеленгования методическая составляющая систематической СКО и предельная чувствительность, определяемая, согласно [3. ГОСТ 23288-78. Радиопеленгаторы. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 6 с.], "минимальной напряженностью электромагнитного поля, создаваемого пеленгуемым объектом в месте установки антенны радиопеленгатора, при котором обеспечивается индикация радиопеленга с заданной точностью и вероятностью". Поэтому для анализа известных способов радиопеленгования и устройств, их реализующих, основанных на использовании плоских трехэлементных эквидистантных КАР, будем считать, что: во-первых, структурные составляющие ошибок пеленгования устранены известными методами (путем калибровки каналов, соответствующей ориентацией в пространстве КАР, обеспечения симметрии структуры КАР и т.д.) и систематическая СКО σθs определяется только методической составляющей; во-вторых, случайная составляющая СКО σθr, определяющая предельную чувствительность пеленгатора, обусловлена воздействием внутренних шумов пеленгационного измерителя, неизбежно присутствующих при реализации способов пеленгования [1], [2]. Естественно, что при воздействии внешних помеховых сигналов результирующая СКО σθ пеленгатора, в общем случае, ухудшается, и результаты пеленгования становятся не достоверными, что определяет необходимость анализа возможности известных способов пеленгования по оценке достоверности результатов пеленгования, то есть возможности выявления случаев пеленгования при наличии внешних помеховых сигналов.In this case, the main quality indicators of the developed methods of direction finding are the methodological component of the systematic standard deviation provided by the direction finding method and the limiting sensitivity, determined according to [3. GOST 23288-78. Direction finders. Terms and Definitions. - M .: Publishing house of standards, 1979. - 6 pp.], "The minimum electromagnetic field generated by the direction-finding object in the installation location of the radio direction finder antenna, which provides the indication of the direction finding with a given accuracy and probability." Therefore, to analyze the known methods of direction finding and devices that implement them, based on the use of flat three-element equidistant CARs, we assume that: firstly, the structural components of direction finding errors are eliminated by known methods (by calibrating the channels with the appropriate orientation in the CAR space, ensuring symmetry of the structure CAR, etc.) and the systematic standard deviation σ θs is determined only by the methodological component; secondly, the random component of the standard deviation σ θr , which determines the limiting sensitivity of the direction finder, is due to the influence of internal noise from the direction-finding meter, which are inevitably present during the implementation of direction-finding methods [1], [2]. Naturally, under the influence of external interfering signals, the resulting standard deviation σ θ of the direction finder deteriorates in the general case, and the direction finding results become not reliable, which determines the need to analyze the possibility of known direction finding methods to assess the reliability of direction finding results, that is, the possibility of detecting direction finding in the presence of external jamming signals.
Потенциальные возможности уменьшения случайной СКО σθr способов пеленгования, основанных на использовании плоской трехэлементной эквидистантной КАР радиуса rcaw, при равноточных измерениях (при одинаковых уровнях сигналов, наводимых в каждом из трех антенн КАР под воздействием ЭМП пеленгуемого ИРИ) и взаимно некоррелированных, распределенных по центрированному нормальному закону внутренних шумах каналов пеленгационного измерителя, приведенных к фазовым центрам антенн КАР, определяются с помощью известного неравенства Рао-Крамера [4. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга вторая. Издание 2-е, перераб. и дополн. - М.: Сов. радио, 1975, с.89]; [5. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1982. - 624 с.]. При этом нижняя граница случайной СКО σθr оценивания азимута θ ИРИ, с использованием трехэлементной КАР, выраженная в радианах, может быть представлена в виде [2, с.43]:The potential reduction of the random standard deviation σ θr of direction finding methods based on the use of a flat three-element equidistant CAR of radius r caw , with uniform measurements (at the same signal levels induced in each of the three CAR antennas under the influence of EMF direction finding IRI) and mutually uncorrelated, distributed over a centered the normal law of the internal noise of the direction-finding meter channels, reduced to the phase centers of the CAR antennas, are determined using the well-known Rao-Cramer inequality [4 . Levin B.R. Theoretical foundations of statistical radio engineering. The second book. 2nd edition, revised. and add. - M .: Owls. Radio, 1975, p. 89]; [5. Tikhonov V.I. Statistical radio engineering. 2nd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communication, 1982. - 624 p.]. In this case, the lower boundary of the random standard deviation σ θr of azimuth estimation θ IRI using a three-element CAR, expressed in radians, can be represented as [2, p. 43]:
где λ - длина волны радиосигнала, пеленгуемого ИРИ;where λ is the wavelength of the radio signal, direction finding IRI;
β - угол наклона фронта волны (угол места) ИРИ;β is the angle of inclination of the wave front (elevation angle) of the IRI;
q - отношение эффективного напряжения сигнала ИРИ к действующему значению напряжения внутреннего шума, приведенных к фазовым центрам антенн КАР.q is the ratio of the effective voltage of the IRI signal to the effective value of the voltage of internal noise reduced to the phase centers of the CAR antennas.
Из формулы (2) следует, что уменьшение случайной СКО σθr достигается как путем увеличения радиуса КАР rcaw, так и на основе увеличения отношения сигнал/шум q путем увеличения (при заданном действующем значении напряжения внутреннего шума) эффективности приема ЭМВ каждой из антенн КАР.From formula (2) it follows that the decrease in the random standard deviation σ θr is achieved both by increasing the CAR radius r caw and by increasing the signal-to-noise ratio q by increasing (for a given effective value of the internal noise voltage) the reception efficiency of the electromagnetic radiation of each of the CAR antennas .
Известно [1], что однозначность пеленгования в круговом азимутальном секторе достигается формированием и сравнением не менее трех идентичных несовпадающих однозначных фазовых ДН антенн. Кроме того, ограничением ФЧ способов пеленгования является возможность однозначного измерения разностей фаз между сигналами только в пределах ±180°, что приводит к ограничению пространственного разноса между антеннами КАР, не превышающего значения, близкого к половине длины волны радиосигнала, что, соответственно, ограничивает возможность увеличения радиуса rcaw трехэлементной эквидистантной КАР до значения, близкого к третьей части длины волны радиосигнала. В связи с этим, наиболее эффективным способом уменьшения σθr является увеличение эффективности формирования сигнала в антеннах КАР под действием ЭМП радиосигнала, в частности, для антенн вибраторного типа, увеличение их действующей длины, что достигается путем увеличения электродинамических размеров антенн. При этом увеличение эффективности приема ЭМП антеннами КАР неизбежно приводит к увеличению (за счет рассеяния ЭМВ) искажения структуры падающей на КАР ЭМВ, в результате чего равнофазовая поверхность суммарного ЭМП, формируемого сигналом пеленгуемого ИРИ, становится не плоской, что эквивалентно искажению форм как амплитудных, так и фазовых диаграмм направленности антенн КАР и приводит к возникновению методических ошибок пеленгования, обусловленных взаимным влиянием антенн, то есть к увеличению систематической СКО σθs.It is known [1] that direction finding in the circular azimuth sector is unambiguous by the formation and comparison of at least three identical mismatched unambiguous unambiguous phase antenna patterns. In addition, the limitation of the FS of direction finding methods is the ability to unambiguously measure phase differences between signals only within ± 180 °, which leads to the limitation of the spatial separation between the CAR antennas, not exceeding a value close to half the wavelength of the radio signal, which, accordingly, limits the possibility of increasing radius r caw of a three-element equidistant CAR to a value close to the third part of the wavelength of the radio signal. In this regard, the most effective way to reduce σ θr is to increase the efficiency of signal formation in CAR antennas under the influence of an electromagnetic field signal, in particular for vibrator-type antennas, to increase their effective length, which is achieved by increasing the electrodynamic dimensions of the antennas. In this case, an increase in the efficiency of receiving EMF by CAR antennas inevitably leads to an increase (due to EMF scattering) of the distortion of the structure of the EMF incident on the CAR, as a result of which the equiphase surface of the total EMF formed by the direction-finding IRI signal becomes non-flat, which is equivalent to distortion of both amplitude and and phase diagrams of the antenna patterns of the CARs and leads to the occurrence of methodological direction finding errors due to the mutual influence of the antennas, that is, to an increase in the systematic standard deviation σ θs .
В практически важном случае размещения геометрического центра КАР на мачтовом устройстве, представляющего собой проводящий осесимметричный элемент конструкции, рассеяние ЭМВ на указанном проводящем элементе приводит к дополнительному искажению равнофазовой поверхности суммарного ЭМП, формируемого сигналом пеленгуемого ИРИ, и, соответственно, к дополнительному увеличению систематической составляющей СКО σθs. И наконец, при одновременном приеме на частоте радиосигнала пеленгуемого ИРИ помехового радиосигнала другого назначения структура плоского фронта ЭМВ, создаваемого пеленгуемым ИРИ, может быть существенно искажена, что приводит к увеличению случайной составляющей СКО σθr и, соответственно, к ухудшению точности пеленгования.In the practically important case of placing the geometric center of the CAR on the mast device, which is a conductive axisymmetric structural element, EMF scattering on the specified conductive element leads to an additional distortion of the equiphase surface of the total EMF formed by the signal from the direction-finding IRI, and, accordingly, to an additional increase in the systematic component of the standard deviation σ θs . And finally, while receiving at the frequency of a radio signal of a direction-finding IRI an interfering radio signal of another purpose, the structure of the EMF flat front created by a direction-finding IRI can be significantly distorted, which leads to an increase in the random component of the standard deviation σ θr and, accordingly, to a deterioration in direction finding accuracy.
Учитывая вышеизложенное, в общем случае, под воздействием ЭМП источника пеленгуемого радиосигнала, характеризуемого, во-первых, амплитудой Еs и фазой φso в точке О, являющейся центром плоской трехэлементной эквидистантной КАР радиуса rcaw, образованной первой, второй и третьей антеннами А1, А2 и А3 с угловой ориентацией в плоскости пеленгования α1, α2 и α3 соответственно и межэлементным расстоянием b; во-вторых, направлением распространения S, описываемым углом θ между проекцией направления S на плоскость пеленгования ОР и линией ON (опорным направлением) и углом β между направлением S и проекцией направления S на плоскость пеленгования ОР, а также - под воздействием ЭМП помехового радиосигнала другого назначения и с учетом внутренних шумов, приведенных к фазовым центрам антенн, на выходах идентичных ненаправленных антенн А1, А2 и А3 формируются сигналы , и соответственно, которые описываются выражениями:Taking into account the foregoing, in the general case, under the influence of the EMF of the source of the direction-finding radio signal, characterized, firstly, by the amplitude Е s and phase φ so at the point О, which is the center of a plane three-element equidistant CAR of radius r caw formed by the first, second, and third antennas A 1 , A 2 and A 3 with an angular orientation in the direction-finding plane α 1 , α 2 and α 3, respectively, and interelement distance b; secondly, the propagation direction S, described by the angle θ between the projection of the S direction on the direction finding plane of the OP and the ON line (reference direction) and the angle β between the direction S and the projection of the S direction on the direction finding plane of the OP, and also under the influence of the electromagnetic field interference signal of another destination and taking into account internal noise brought to the phase centers of the antennas, signals are generated at the outputs of identical omnidirectional antennas A 1 , A 2 and A 3 , and respectively, which are described by the expressions:
где i=1, 2, 3 - номер антенны КАР;where i = 1, 2, 3 - number of the antenna CAR;
t - время;t is the time;
- мнимая единица; - imaginary unit;
ω - круговая частота радиосигнала;ω is the circular frequency of the radio signal;
Еh и φho - соответственно амплитуда и фаза в центре КАР электромагнитного поля помехового радиосигнала;E h and φ ho are the amplitude and phase, respectively, in the center of the CAR of the electromagnetic field of the interfering radio signal;
θh и βh - соответственно азимут и угол места направления распространения помехового радиосигнала;θ h and β h - respectively, the azimuth and elevation angle of the propagation direction of the interfering radio signal;
и - комплексные ДН i-ой антенны в направлении распространения пеленгуемого и помехового радиосигналов соответственно; and - complex IDs of the i-th antenna in the direction of propagation of the direction-finding and jamming radio signals, respectively;
- составляющая радиосигнала в фазовом центре i-ой антенны, обусловленная внутренним шумом i-го канала пеленгационного измерителя, являющаяся стационарным гауссовским случайным процессом с нулевым математическим ожиданием. - the component of the radio signal in the phase center of the i-th antenna, due to the internal noise of the i-th channel of the direction-finding meter, which is a stationary Gaussian random process with zero mathematical expectation.
С учетом взаимного влияния антенн и центрального элемента конструкции трехэлементной эквидистантной КАР комплексные ДН , и антенн могут быть представлены в виде:Given the mutual influence of antennas and the central structural element of a three-element equidistant CAR, complex DNs , and antennas can be represented as:
где Wi=ψcos(θ-αi) - задержка фазы электромагнитного поля в фазовом центре i-ой антенны Аi относительно фазы ЭМП в центре КАР (i=1, 2, 3);where W i = ψcos (θ-α i ) is the phase delay of the electromagnetic field in the phase center of the i-th antenna A i relative to the phase of the electromagnetic field in the center of the CAR (i = 1, 2, 3);
h - коэффициент эффективности формирования сигнала в каждой идентичной антенне КАР под действием ЭМП радиосигнала с длиной волны λ (в частности - действующая длина антенны вибраторного типа);h is the coefficient of signal generation efficiency in each identical CAR antenna under the influence of an electromagnetic field signal with a wavelength λ (in particular, the effective length of the antenna of the vibrator type);
- комплексный коэффициент передачи входной цепи антенны; - the integrated gain of the input antenna circuit;
- комплексный коэффициент ослабления электромагнитной волны, рассеянной одной из идентичных антенн решетки, зависящей от эффективности приема радиосигнала антенной h, параметров согласования антенны и межэлементного расстояния антенн в решетке (так как антенны решетки идентичны, а структура антенной решетки симметричная, то указанные коэффициенты являются одинаковыми для каждой из трех антенн решетки); - the complex attenuation coefficient of the electromagnetic wave scattered by one of the identical antennas of the array, depending on the reception efficiency of the radio signal by the antenna h, the antenna matching parameters and the antenna distance between the antennas in the array (since the array antennas are identical and the structure of the antenna array is symmetrical, the indicated coefficients are the same for each of the three antenna arrays);
- комплексный коэффициент ослабления электромагнитной волны, рассеянной проводящим центральным элементом конструкции антенной решетки (в частности - мачтового устройства), зависящий от рассеивающих свойств центрального элемента и радиуса rcaw решетки. - the complex attenuation coefficient of the electromagnetic wave scattered by the conductive central structural element of the antenna array (in particular, the mast device), depending on the scattering properties of the central element and the radius r caw of the array.
Необходимо отметить, что аналитическое представление рассеивающих свойств мачтового устройства в общем случае весьма затруднительно, так как существенно зависит от ряда конструктивных факторов мачтовых устройств. В отличие от параметр может быть представлен через импедансы нагрузки, собственного и взаимного сопротивления антенн решетки. Так, в случае выполнения условия:It should be noted that the analytical representation of the scattering properties of the mast device in the general case is very difficult, since significantly depends on a number of design factors of mast devices. Unlike parameter can be represented through the impedances of the load, self and mutual resistance of the array antennas. So, if the condition is met:
комплексные ДН могут быть представлены в виде [6. Виноградов А.Д., Левашов П.А. Новые предельные ограничения на формы диаграмм направленности малобазовых фазо- и поляризационно-чувствительных радиопеленгаторов. - Радиотехника, 2004, №5, с.77-82]:complex nam can be represented as [6. Vinogradov A.D., Levashov P.A. New limit restrictions on the shape of radiation patterns of low-base phase- and polarization-sensitive direction finders. - Radio engineering, 2004, No. 5, p.77-82]:
где - параметр, определяющий степень искажения ДН из-за взаимного влияния антенн КАР;Where - a parameter that determines the degree of distortion of the DN due to the mutual influence of the CAR antennas;
ZR - импеданс нагрузки в клеммном сечении антенн решетки;Z R - load impedance in the terminal section of the array antennas;
и - собственное и взаимное сопротивление антенн в составе решетки; and - intrinsic and mutual resistance of the antennas in the array;
i=1, 2, 3.i = 1, 2, 3.
При этом параметры и и параметры , , и связаны соотношениями:In this case, the parameters and and parameters , , and are connected by the relations:
Из формул (4) и (8) следует, что формы как амплитудных, так и фазовых ДН антенн решетки из-за электродинамического взаимодействия между антеннами и мачтовым устройством являются неравномерными в азимутальной плоскости и зависят, в общем случае, от направления распространения ЭМВ. Подробное исследование неравномерности комплексных ДН антенн в трехэлементных КАР, приведенное в работе [7. Виноградов А.Д., Крачковский А.Б., Подшивалова Г.В. Исследование пеленгационных характеристик кольцевых антенных решеток с учетом взаимного влияния антенных элементов. - Радиотехника, №12, 2002, с.49-56], показывает, что для антенн решетки, соизмеримых с длиной волны, неравномерность амплитудных ДН составляет порядка (10÷15) дБ, а отклонение фазовой ДН от фазы ЭМВ в точке расположения антенны - до (30÷40)°.It follows from formulas (4) and (8) that the shapes of both the amplitude and phase ID of the array antennas, due to the electrodynamic interaction between the antennas and the mast device, are uneven in the azimuthal plane and depend, in the general case, on the direction of EMW propagation. A detailed study of the unevenness of complex antenna patterns in three-element CARs is given in [7. Vinogradov A.D., Krachkovsky A.B., Podshivalova G.V. Investigation of direction-finding characteristics of annular antenna arrays taking into account the mutual influence of antenna elements. - Radio engineering, No. 12, 2002, pp. 49-56], shows that for antenna arrays commensurate with the wavelength, the unevenness of the amplitude pattern is of the order of (10 ÷ 15) dB, and the deviation of the phase pattern from the phase of the electromagnetic field at the antenna location - up to (30 ÷ 40) °.
Рассмотрим возможности пеленгования радиосигналов при вышеупомянутых условиях с использованием известных способов пеленгования и устройств, их реализующих.Consider the direction finding of radio signals under the above conditions using known methods of direction finding and devices that implement them.
Известен способ радиопеленгования, включающий прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус rcaw которой выбран таким, чтобы расстояние между антеннами не превышало половину длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, одновременное или поочередное измерение трех разностей фаз φi между сигналами и , принятыми n-ой и k-ой антеннами по правилу:A known method of direction finding, including the reception of a radio signal using three identical omnidirectional antennas, forming an equidistant annular antenna array in the direction-finding plane, whose radius r caw is chosen so that the distance between the antennas does not exceed half the wavelength λ of the radio signal, the position of the first, second and third antennas oriented relative to the reference direction in the direction finding plane passing through the center of the antenna array, at
где i=1, 2, 3;where i = 1, 2, 3;
- символ Кронекера с параметром у, принимающем значения у=i или у=n соответственно, и однозначное определение азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала по формулам: - Kronecker symbol with parameter y, taking values y = i or y = n, respectively, and an unambiguous determination of the azimuth θ and the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source according to the formulas:
[8. Патент Российской Федерации №2258241, кл. G01S 3/14, 3/74, опубл. 2005 г.].[8. Patent of the Russian Federation No. 2258241, cl.
Устройство, реализующее вышеупомянутый способ радиопеленгования, содержит три идентичные ненаправленные антенны, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку радиуса rcaw, при котором расстояния между антеннами не превышает половину минимальной длины волны радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, три блока измерения разности фаз и вычислитель азимута θ и угла места β радиосигналов [8].A device that implements the aforementioned direction finding method comprises three identical omnidirectional antennas forming an equidistant annular array of radius r caw in the direction-finding plane, at which the distance between the antennas does not exceed half the minimum wavelength of the radio signal, three identical radio receiver units made with a common local oscillator, three units measuring the phase difference and the azimuth calculator θ and elevation angle β of the radio signals [8].
Недостатками известных способа радиопеленгования и устройства, его реализующего, являются низкие точность и чувствительность пеленгования, а также - отсутствие возможности оценки достоверности результатов пеленгования. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами.The disadvantages of the known method of direction finding and the device that implements it are the low accuracy and sensitivity of direction finding, as well as the inability to assess the reliability of the results of direction finding. These disadvantages are due to the following reasons.
Согласно математическим выражениям (3) и (4) даже при отсутствии помехового сигнала другого назначения (Eh=0) взаимное влияние между идентичными ненаправленными антеннами решетки и влияние мачтового устройства (при его наличии) приводит к искажению структуры электромагнитного поля в точках размещения антенн решетки, проявляющемуся, во-первых, в неравномерности амплитудных ДН антенн в азимутальной плоскости, достигающей (10÷15) дБ, во-вторых, в искажении фазовых ДН каждой из антенн, что приводит к ошибкам оценки разностей фаз φi, определяемой согласно формулы (11). Оценим влияние каждого из указанных факторов на качество пеленгования ИРИ.According to mathematical expressions (3) and (4), even in the absence of a disturbing signal for another purpose (E h = 0), the mutual influence between identical non-directional array antennas and the influence of the mast device (if any) leads to a distortion of the electromagnetic field structure at the locations of the array antennas , which is manifested, firstly, in the non-uniformity of the amplitude antennas of the antennas in the azimuthal plane, reaching (10 ÷ 15) dB, and secondly, in the distortion of the phase IDs of each of the antennas, which leads to errors in the estimation of phase differences φ i , determined according to formula (11). Let us evaluate the influence of each of these factors on the quality of direction finding of Iran.
Согласно [1, с.63-66] случайная средняя квадратическая ошибка σφ измерения разности фаз между двумя сигналами различного уровня зависит от отношений сигнал/шум, характеризующих первый и второй каналы пеленгационного измерителя. Поэтому для указанного случая неравноточных измерений случайная СКО σφ может быть представлена в виде:According to [1, pp. 63-66], the random mean square error σ φ of measuring the phase difference between two signals of different levels depends on the signal-to-noise ratios characterizing the first and second channels of the direction-finding meter. Therefore, for the indicated case of non-equal measurements, the random standard deviation σ φ can be represented as:
где q - отношение сигнал/шум для канала пеленгационного измерителя с наибольшей амплитудой сигнала;where q is the signal-to-noise ratio for the direction-finding meter channel with the largest signal amplitude;
а - коэффициент неравноточности измерений, равный отношению амплитуды наименьшего сигнала к амплитуде наибольшего сигнала (а≤1).and - the coefficient of non-accuracy of measurements, equal to the ratio of the amplitude of the smallest signal to the amplitude of the largest signal (a≤1).
Так, например, при неравномерности амплитудных ДН пар антенн, равной (10÷15) дБ, значения коэффициента неравноточности составляют а=(0,316÷0,178), и, согласно (14), случайная СКО σφ возрастает в (2,5÷4) раза соответственно. Это эквивалентно соответствующему ухудшению отношения сигнал/шум пеленгационного измерителя по сравнению со случаем равноточных измерений, что, согласно формуле (2), приводит к увеличению в (2,5÷4) раза случайной СКО σθr определения азимута ИРИ.So, for example, with non-uniformity of the amplitude DNs of pairs of antennas equal to (10 ÷ 15) dB, the values of the coefficient of unevenness are a = (0.316 ÷ 0.178), and, according to (14), the random standard deviation σ φ increases in (2.5 ÷ 4 ) times, respectively. This is equivalent to a corresponding deterioration in the signal-to-noise ratio of the direction-finding meter compared to the case of uniform measurements, which, according to formula (2), leads to an increase (2.5 ÷ 4) times in the random standard deviation σ θr of determining the IRI azimuth.
Ошибки оценки разностей фаз φi между парами сигналов, принятых антеннами с "искаженными" из-за взаимного влияния фазовыми ДН, согласно [7], достигают значений ±(50÷80)°, что приводит к методическим составляющим систематических ошибок пеленгования, максимальные значения которых достигают (6÷10)° по азимуту и десятки градусов по углу места.Errors of estimation of phase differences φ i between pairs of signals received by antennas with "distorted" due to the mutual influence of phase patterns, according to [7], reach values of ± (50 ÷ 80) °, which leads to methodological components of systematic direction finding errors, the maximum values which reach (6 ÷ 10) ° in azimuth and tens of degrees in elevation.
Для уменьшения неравномерности амплитудных и искажений фазовых ДН антенн в составе КАР эффективность приема и, соответственно, рассеяния электромагнитных волн антеннами решетки ограничивают (путем уменьшения электродинамических размеров антенн) некоторой допустимой величиной, при которой систематическая составляющая ошибок σθs, обусловленная взаимным влиянием антенн, не превышает установленного значения, что, соответственно, приводит к ухудшению чувствительности пеленгования и увеличению случайной составляющей ошибок σθr.To reduce the non-uniformity of the amplitude and distortions of the phase ID antennas in the CAR, the efficiency of reception and, accordingly, the scattering of electromagnetic waves by array antennas is limited (by reducing the electrodynamic dimensions of the antennas) to a certain allowable value at which the systematic error component σ θs due to the mutual influence of the antennas does not exceed the set value, which, respectively, leads to a deterioration in the sensitivity of direction finding and an increase in the random error component σ θr .
При наличии на частоте сигнала пеленгуемого ИРИ помехового сигнала другого назначения, согласно (3), структура суммарного интерференционного электромагнитного поля приводит к формированию на выходах антенн сигналов , которые при их обработке согласно рассматриваемых способа и устройства пеленгования по формулам (11-13) приводят к возникновению аномальных ошибок пеленгования. Из-за отсутствия признака наличия или отсутствия в момент измерений помехового радиосигнала достоверность результатов пеленгования снижается.If there is an interference signal of another purpose at the frequency of the direction-finding IRI signal, according to (3), the structure of the total interference electromagnetic field leads to the formation of signals at the antenna outputs which, when processed according to the considered method and direction finding device according to formulas (11-13), lead to the occurrence of anomalous direction finding errors. Due to the absence of a sign of the presence or absence at the time of measurement of the interfering radio signal, the reliability of the direction finding results is reduced.
Известен способ радиопеленгования, включающий прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус rcaw которой выбран таким, чтобы расстояние между антеннами не превышало половину длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, одновременное измерение трех разностей фаз φi между сигналами и , принятыми n-ой и k-ой антеннами по правилу:A known method of direction finding, including the reception of a radio signal using three identical omnidirectional antennas, forming an equidistant annular antenna array in the direction-finding plane, whose radius r caw is chosen so that the distance between the antennas does not exceed half the wavelength λ of the radio signal, the position of the first, second and third antennas oriented relative to the reference direction in the direction finding plane passing through the center of the antenna array, at
где i=1, 2, 3;where i = 1, 2, 3;
- символ Кронекера с параметром у, принимающем значения у=i или у=n соответственно; - Kronecker symbol with parameter y, taking values y = i or y = n, respectively;
* - знак комплексного сопряжения, одновременное формирование трех амплитудных значений разностных сигналов Ri по правилу:* - sign of complex conjugation, the simultaneous formation of three amplitude values of the difference signals R i according to the rule:
где - знаковая функция параметра X, принимающего значения или Х=φi соответственно, и однозначное определение азимута θ источника радиосигнала по формуле:Where - sign function of the parameter X taking values or X = φ i, respectively, and an unambiguous determination of the azimuth θ of the radio source by the formula:
[9. Патент Российской Федерации №2262119, кл. G01S 3/14, 3/74, опубл. 2005 г.][9. Patent of the Russian Federation No. 2262119, cl.
Устройство, реализующее вышеупомянутый способ радиопеленгования, содержит три идентичные ненаправленные антенны, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку радиуса rcaw, при котором расстояние между антеннами не превышает половину минимальной длины волны радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, три блока измерения разности фаз, три блока формирования разностных сигналов и вычислитель азимута θ радиосигналов [9].A device that implements the aforementioned direction finding method comprises three identical omnidirectional antennas forming an equidistant annular array of radius r caw in the direction-finding plane, at which the distance between the antennas does not exceed half the minimum wavelength of the radio signal, three identical radio receiving units made with a common local oscillator, three units phase difference measurements, three differential signal generating units and an azimuth calculator θ of radio signals [9].
Недостатками известных способа радиопеленгования и устройства, его реализующего, являются низкие точность и чувствительность пеленгования, а также - отсутствие возможности оценки достоверности результатов пеленгования. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами.The disadvantages of the known method of direction finding and the device that implements it are the low accuracy and sensitivity of direction finding, as well as the inability to assess the reliability of the results of direction finding. These disadvantages are due to the following reasons.
Во-первых, используемый в рассматриваемом способе пеленгования компенсационный способ устранения методических составляющих систематических ошибок пеленгования, обусловленных взаимным влиянием антенн и мачтового устройства, основан на формировании разностных диаграмм направленности пар антенн, которые, как следует из (4), имеют априорно определенную функциональную зависимость от азимута θ и угла места β пеленгуемого радиосигнала, не связанную с параметрами, обусловленными электродинамическим взаимодействием как между антеннами, так и мачтовым устройством. Однако в указанных способе и устройстве радиопеленгования появляется другая составляющая методических погрешностей, обусловленная частотной зависимостью форм разностных диаграмм направленности пар антенн, называемая, как известно [1], ошибкой "разноса". Физическая сущность ошибок "разноса" заключается в несоответствии крутизны разностной ДН крутизне относительной фазовой ДН пары антенн, связанной точной аналитической зависимостью с положением фронта электромагнитной волны. Ошибки "разноса" пропорциональны отношению базы b (расстоянию между антеннами) к длине волны радиосигнала λ. Согласно [6] для рассматриваемых способа и устройства пеленгования при изменении отношения в пределах от 0,3 до 0,5 максимальные ошибки "разноса" изменяются в пределах от 0,1° до 0,4° соответственно.Firstly, the compensation method used in the direction-finding method under consideration for eliminating the methodological components of the systematic direction-finding errors due to the mutual influence of the antennas and the mast device is based on the formation of difference radiation patterns of antenna pairs, which, as follows from (4), have a priori defined functional dependence on azimuth θ and elevation angle β of the direction-finding radio signal, not related to parameters due to electrodynamic interaction both between antennas, and mast device. However, in the indicated method and device of direction finding, another component of methodological errors appears, due to the frequency dependence of the shapes of the differential radiation patterns of pairs of antennas, called, as is known [1], the error of "separation". The physical essence of the “separation” errors consists in the mismatch of the slope of the difference pattern with the steepness of the relative phase pattern of the pair of antennas associated with an exact analytical relationship with the position of the front of the electromagnetic wave. The separation errors are proportional to the ratio of the base b (the distance between the antennas) to the wavelength of the radio signal λ. According to [6] for the considered method and direction finding device when changing the ratio in the range from 0.3 to 0.5, the maximum “separation” errors vary in the range from 0.1 ° to 0.4 °, respectively.
Во-вторых, как следует из формулы (16), знак разностных диаграмм направленности пар антенн определяется знаком разности фаз сигналов, принятых указанной парой антенн. Как было ранее указано, однозначное измерение разностей фаз между сигналами возможно в пределах ±180°. Ошибка в определении знака разности фаз между сигналами вблизи 0°, обусловленная, например, воздействием внутреннего шума, соответственно, согласно (16), приводит к ошибке определения знака разностной диаграммы направленности, которая в рассматриваемом случае (для "синфазных" сигналов) близка к нулевому значению, что с учетом алгоритма (17) приводит к случайной ошибке пеленгования, потенциально достижимое значение которой определяется формулой (2). Совершенно другая ситуация возникает при ошибке определения разности фаз между сигналами, среднее значение которой близко к ±180°, что возникает при расстояниях между антеннами, близких к половине длины волны радиосигнала. В этом случае ошибка в определении знака разности фаз, согласно (16), приводит к ошибке определения знака разностной диаграммы направленности, которая, естественно, не равна нулевому значению и, как правило, близка к максимальному значению, что, согласно (17), приводит к возникновению аномальных ошибок пеленгования, которые могут составлять десятки градусов, что существенно снижает достоверность пеленгования. Как было отмечено ранее, в условиях взаимного влияния между антеннами и мачтовым устройством, во-первых, систематические составляющие ошибок измерений разностей фаз могут достигать значений ±(50÷80°); во-вторых, существенно (до 4 раз) возрастают случайные составляющие ошибок измерений разностей фаз, обусловленные неравноточностью измерений, обусловленной уменьшением уровня полезного сигнала в одной из антенн относительно другой. В связи с этим для уменьшения вероятности возникновения аномальных ошибок и повышения тем самым достоверности пеленгования радиус rcaw КАР ограничивают некоторой допустимой величиной, при которой расстояние b между антеннами обеспечивает получение максимальных разностей фаз порядка ±100°, что для трехэлементной эквидистантной КАР достигается при выполнении условия:Secondly, as follows from formula (16), the sign of the difference radiation patterns of pairs of antennas is determined by the sign of the phase difference of the signals received by the specified pair of antennas. As previously indicated, an unambiguous measurement of phase differences between signals is possible within ± 180 °. An error in determining the sign of the phase difference between the signals near 0 °, due, for example, to the influence of internal noise, respectively, according to (16), leads to an error in determining the sign of the difference radiation pattern, which in the case under consideration (for "in-phase" signals) is close to zero value, which, taking into account algorithm (17), leads to a random direction finding error, the potentially attainable value of which is determined by formula (2). A completely different situation occurs when the error in determining the phase difference between the signals, the average value of which is close to ± 180 °, occurs when the distances between the antennas are close to half the wavelength of the radio signal. In this case, an error in determining the sign of the phase difference, according to (16), leads to an error in determining the sign of the difference radiation pattern, which, naturally, is not equal to zero and, as a rule, is close to the maximum value, which, according to (17), leads to to the occurrence of abnormal direction finding errors, which can be tens of degrees, which significantly reduces the direction finding reliability. As noted earlier, under conditions of mutual influence between the antennas and the mast device, firstly, the systematic components of the errors in measuring the phase differences can reach ± (50 ÷ 80 °); secondly, significantly (up to 4 times) the random error components of the measurements of phase differences increase due to the non-uniformity of measurements due to a decrease in the level of the useful signal in one of the antennas relative to the other. In this regard, to reduce the likelihood of anomalous errors and thereby increase the reliability of direction finding, the radius r caw of the CAR will be limited to a certain acceptable value at which the distance b between the antennas provides the maximum phase differences of the order of ± 100 °, which is achieved for the three-element equidistant CAR if the condition :
где λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона длин волн пеленгуемых радиосигналов. Однако, согласно (2), указанный способ уменьшения аномальных ошибок приводит ухудшению чувствительности пеленгования и увеличению случайной составляющей ошибок пеленгования σθr.where λ min is the minimum wavelength of the operating wavelength range of direction-finding radio signals. However, according to (2), this method of reducing anomalous errors leads to a deterioration in the sensitivity of direction finding and an increase in the random component of direction finding errors σ θr .
В-третьих, при наличии на частоте сигнала пеленгуемого ИРИ помехового сигнала другого назначения, согласно (3), структура суммарного интерференционного электромагнитного поля приводит к формированию на выходах антенн сигналов , которые при их обработке согласно рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования по формуле (17) приводят к возникновению аномальных ошибок пеленгования. Из-за отсутствия признака наличия в момент измерений помехового радиосигнала достоверность результатов пеленгования снижается.Thirdly, if there is an interference signal of another purpose at the frequency of the direction-finding IRI signal, according to (3), the structure of the total interference electromagnetic field leads to the formation of signals at the antenna outputs which, when they are processed according to the considered method and radio direction finding device according to formula (17), lead to the occurrence of anomalous direction finding errors. Due to the absence of a sign of the presence of an interfering radio signal at the time of measurement, the reliability of the direction finding results is reduced.
Кроме того, дополнительным недостатком известных способа и устройства радиопеленгования является возможность определения угла прихода радиосигнала только в азимутальной плоскости.In addition, an additional disadvantage of the known method and device of direction finding is the ability to determine the angle of arrival of the radio signal only in the azimuthal plane.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ радиопеленгования, включающий прием радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных осесимметричных антенн вибраторного типа, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, радиус rcaw которой меньше третьей части длины волны λ радиосигнала, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, одновременное или поочередное измерение разностей фаз φi между сигналами и , принятыми n-ой и k-ой антеннами, по формулеThe closest in technical essence to the proposed method is a direction finding method, which includes receiving a radio signal using three identical non-directional axisymmetric vibrator-type antennas, forming an equidistant annular antenna array in the direction-finding plane, whose radius r caw is less than the third part of the wavelength λ of the radio signal, and the position of the first, the second and third antennas are oriented relative to the reference direction in the direction-finding plane passing through the center of the antenna array, at
где i=1, 2, 3;where i = 1, 2, 3;
- символ Кронекера; - Kronecker symbol;
- символ Кронекера, - Kronecker symbol,
выбор из трех разностей фаз φ1, φ2 и φ3 m-ой, значение модуля которой является максимальным или одним из максимальных значений модулей разностей фаз, одновременное или поочередное формирование трех амплитудных значений разностных сигналов Ri по формуле:the choice of three phase differences φ 1 , φ 2 and φ 3 m-th, the modulus of which is the maximum or one of the maximum values of the modules of the phase differences, the simultaneous or alternate formation of three amplitude values of the difference signals R i according to the formula:
где Where
m - значение индекса максимальной разности фаз;m is the value of the index of the maximum phase difference;
- знаковая функция параметра Fi, и однозначное определение азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала по формулам: - sign function of the parameter F i , and an unambiguous determination of the azimuth θ and the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source according to the formulas:
где Where
[10. Патент Российской Федерации №2158001, кл. G01S 3/00, опубл. 2000 г.].[10. Patent of the Russian Federation No. 2158001, cl.
Необходимо отметить, что путем тригонометрических преобразований формула (22) с учетом выражений (6), (24) и (25) совпадает с формулой (17), то есть представляется в виде:It should be noted that through trigonometric transformations, formula (22), taking into account expressions (6), (24) and (25), coincides with formula (17), that is, it is presented in the form:
Известен также радиопеленгатор, содержащий три антенны, выполненные идентичными ненаправленными осесимметричными вибраторного типа, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку радиуса rcaw, меньшего третьей части длины волны λ радиосигнала, причем положение фазовых центров первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, три блока измерения разности фаз, три блока формирования разностных сигналов, компаратор, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, амплитудный вычислитель азимута, вычислитель угла места, датчик параметров вычислений, формирующий априорно известные значения расстояния b между антеннами, длины волны λ радиосигнала и углов αi ориентации антенн, и генератор управляющих сигналов, причем пара выходов первого радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов вторых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и первыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов второго радиоприемного блока соединена соответственно с первыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и вторыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов третьего радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и первыми парами входов вторых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, выходы первого, второго и третьего блоков измерения разности фаз, первого, второго и третьего блоков формирования разностных сигналов и первый, второй и третий выходы компаратора соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым входами блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами амплитудного вычислителя азимута, выход генератора управляющих сигналов соединен с управляющими входами первого, второго и третьего радиоприемных блоков и управляющим входом датчика параметров вычислений, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя угла места, кроме того, выходы первого, второго и третьего блоков измерения разности фаз соединены с соответствующими входами компаратора и соответствующими входами вычислителя угла места, а первый, второй и третий выходы компаратора соединены, кроме того, с соответствующими входами вычислителя угла места, и, наконец, третий выход датчика параметров вычислений соединен с соответствующим входом амплитудного вычислителя азимута, причем выходы амплитудного вычислителя азимута и вычислителя угла места являются выходами значений соответственно азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала [10].A direction-finding device is also known, comprising three antennas made of identical non-directional axisymmetric vibrator types, forming in the direction-finding plane an equidistant annular antenna array of radius r caw smaller than the third part of the wavelength λ of the radio signal, and the position of the phase centers of the first, second and third antennas is oriented relative to the reference direction in direction finding plane passing through the center of the antenna array, at angles 0, and radians, respectively, and the geometrical dimensions of the antennas along their symmetry axes are commensurate with the wavelength λ of the radio signal, three identical radio receiving units made with a common local oscillator, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding antennas, three phase difference measuring units, three differential signal generating units, a comparator, unit for generating unambiguous amplitude values of difference signals, an amplitude azimuth calculator, an elevation angle calculator, a calculation parameter sensor that generates a priori known values of the state b between the antennas, the wavelength λ of the radio signal, and the antenna orientation angles α i , and a control signal generator, the pair of outputs of the first radio receiving unit being connected respectively to the second pairs of inputs of the second phase difference measuring units and generating differential signals and the first pairs of inputs of the third difference measuring units phases and the formation of differential signals, the pair of outputs of the second radio receiving unit is connected respectively to the first pairs of inputs of the first blocks of the measurement of the phase difference and the formation of the difference signals and second pairs of inputs of the third phase difference measurement units and generating differential signals, a pair of outputs of the third radio receiving unit are connected respectively to second pairs of inputs of the first phase difference measurement units and generating differential signals and the first pairs of inputs of the second phase difference measurement units and generating differential signals, the outputs of the first, second and third blocks for measuring the phase difference, the first, second and third blocks of the formation of differential signals and the first, second and third outputs the comparator is connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth inputs of the unit for generating unique amplitude values of the difference signals, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of the amplitude azimuth calculator, the output of the control signal generator is connected to the control inputs of the first, second and third radio receiving units and the control input of the calculation parameter sensor, the first and second outputs of which are respectively, with the first and second inputs of the elevator calculator, in addition, the outputs of the first, second and third phase difference measurement units are connected to the corresponding inputs of the comparator and the corresponding inputs of the elevator, and the first, second and third outputs of the comparator are connected, in addition, the corresponding inputs of the elevator calculator, and finally, the third output of the calculation parameter sensor is connected to the corresponding input of the amplitude azimuth calculator, the outputs of the amplitude azimuth calculator and elevator calculators are outputs of values of azimuth θ and angle β of the wave front slope β of the radio signal source [10].
Недостатками ближайших аналогов способа радиопеленгования и радиопеленгатора для его осуществления являются низкие точность и чувствительность пеленгования, а также - отсутствие возможности оценки достоверности результатов пеленгования. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами.The disadvantages of the closest analogues of the method of direction finding and direction finding for its implementation are low accuracy and sensitivity of direction finding, as well as the inability to assess the reliability of the results of direction finding. These disadvantages are due to the following reasons.
Во-первых, формирование в ближайших аналогах разностных диаграмм направленности в соответствии с формулой (20) позволяет в условиях априорной неопределенности параметров искажений диаграмм направленности антенн устранить методическую составляющую ошибок определения азимута θ, обусловленную взаимным влиянием между антеннами и мачтовым устройством, однако, как и в ранее рассмотренном аналоге [9], при определении азимута θ по формуле (28) возникают ошибки "разноса", пропорциональные отношению базы (расстояния между антеннами) b к длине волны λ. Согласно [6] для рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования при изменении отношения в пределах от 0,3 до 0,575 максимальные ошибки "разноса" изменяются в пределах от 0,1° до 0,44° соответственно.First, the formation of difference radiation patterns in the closest analogs in accordance with formula (20) allows, under the conditions of a priori uncertainty of the distortion parameters of antenna patterns, to eliminate the methodological component of azimuth determination errors θ due to the mutual influence between the antennas and the mast device, however, as in the previously considered analogue [9], when determining the azimuth θ by formula (28), “separation” errors occur proportional to the ratio of the base (distance between antennas) b to the wavelength λ. According to [6] for the considered method and device of direction finding when changing the ratio in the range from 0.3 to 0.575, the maximum “separation” errors vary from 0.1 ° to 0.44 °, respectively.
Во-вторых, как следует из формул (20) и (21), знаки разностных диаграмм направленности всех трех пар антенн определяются знаками двух наименьших по модулю разностей фаз между выбранными парами сигналов, которые по сравнению с третьей (максимальной по модулю) разностью фаз более устойчивы к случаям изменения знака (при приближении к граничному значению однозначного измерения разностей фаз в пределах ±180°) из-за систематических ошибок определения разностей фаз, обусловленных искажением фазовых диаграмм направленности антенн, и случайных ошибок определения разностей фаз, связанных с искажением амплитудных диаграмм направленности антенн, являющихся следствием электродинамического взаимодействия между антеннами и влияния мачтового устройства. Указанные факторы приводят к тому, что при отношении базы b к длине волны, превышающем значения порядка (0,35÷0,4), для рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования становятся характерными аномальные ошибки пеленгования, которые могут составлять десятки градусов, что существенно снижает достоверность пеленгования. В связи с этим для уменьшения вероятности возникновения аномальных ошибок и повышения, тем самым, достоверности пеленгования радиус rcaw антенной решетки ограничивают некоторой допустимой величиной, при которой расстояние b между антеннами обеспечивает получение максимальных значений двух из трех измеряемых разностей фаз порядка ±100°, что для трехэлементной эквидистантной КАР достигается при выполнении условия:Secondly, as follows from formulas (20) and (21), the signs of the difference radiation patterns of all three antenna pairs are determined by the signs of the two smallest modulo phase differences between the selected pairs of signals, which are more than the third (maximum modulo) phase difference resistant to cases of sign change (when approaching the boundary value of an unambiguous measurement of phase differences within ± 180 °) due to systematic errors in determining phase differences due to distortion of phase diagrams of antenna patterns and random errors ok determination of phase differences associated with the distortion of the amplitude radiation patterns of the antennas resulting from the electrodynamic interaction between the antennas and the influence of the mast device. These factors lead to the fact that when the ratio of the base b to the wavelength exceeds a value of the order of (0.35 ÷ 0.4), the anomalous direction finding errors that can amount to tens of degrees become characteristic of the considered direction finding method and device, which significantly reduces the reliability direction finding. In this regard, to reduce the likelihood of anomalous errors and thereby increase the reliability of direction finding, the radius r caw of the antenna array is limited to a certain acceptable value at which the distance b between the antennas provides the maximum values of two of the three measured phase differences of the order of ± 100 °, which for a three-element equidistant CAR is achieved when the following conditions are met:
где λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона длин волн. Однако, согласно (2), указанный способ уменьшения аномальных ошибок приводит к ухудшению чувствительности пеленгования и увеличению случайной составляющей ошибок пеленгования σθr.where λ min is the minimum wavelength of the working wavelength range. However, according to (2), this method of reducing anomalous errors leads to a deterioration in the sensitivity of direction finding and an increase in the random component of direction finding errors σ θr .
В-третьих, как следует из формул (23), (26), (27), (19) и (21), оценка угла β наклона фронта волны источника радиосигнала проводится по измеренным разностям фаз φi между парами сигналов, принятых антеннами с "искаженными" из-за взаимного влияния фазовыми диаграммами направленности. Согласно [6], систематические ошибки измерений разностей фаз φi в трехэлементной эквидистантной КАР достигают значений ±(50÷80)°, что приводит к недопустимо большой, составляющей десятки градусов, методической составляющей ошибок пеленгования по углу места β. Кроме того, из-за неравноточности измерений разностей фаз между сигналами, принятыми электродинамическими взаимодействующими антеннами трехэлементной КАР, увеличивается случайная составляющая ошибок пеленгования по углу места β. Это приводит фактически к получению во всех случаях только качественной оценки наклона фронта электромагнитной волны.Thirdly, as follows from formulas (23), (26), (27), (19) and (21), the angle β of the slope of the wave front of the radio signal is estimated from the measured phase differences φ i between the pairs of signals received by antennas with "distorted" due to the mutual influence of phase radiation patterns. According to [6], the systematic errors in measuring the phase differences φ i in a three-element equidistant CAR reach ± (50 ÷ 80) °, which leads to an unacceptably large, component of tens of degrees, methodical component of direction finding errors in elevation angle β. In addition, due to the non-evenness of measurements of phase differences between the signals received by the electrodynamic interacting antennas of the three-element CAR, the random component of direction finding errors in elevation angle β increases. This actually leads to obtaining in all cases only a qualitative estimate of the slope of the front of the electromagnetic wave.
В-четвертых, при наличии на частоте радиосигнала пеленгуемого ИРИ помехового сигнала другого назначения, согласно (3), структура суммарного интерференционного электромагнитного поля приводит к формированию на выходах антенн сигналов , которые при их обработке согласно рассматриваемых способа и устройства радиопеленгования по формулам (22) и (23) приводят к возникновению аномальных ошибок пеленгования. Из-за отсутствия признака наличия в момент измерений помехового радиосигнала достоверность результатов пеленгования снижается.Fourthly, in the presence of a different purpose interference signal at the frequency of the direction-finding IRI signal, according to (3), the structure of the total interference electromagnetic field leads to the formation of signals at the antenna outputs which, when they are processed according to the considered method and the direction finding device according to formulas (22) and (23), cause anomalous direction finding errors. Due to the absence of a sign of the presence of an interfering radio signal at the time of measurement, the reliability of the direction finding results is reduced.
В целом указанные недостатки приводят к снижению качества пеленгации и ограничению области применения радиопеленгатора.In general, these shortcomings lead to a decrease in the quality of direction finding and to the limitation of the scope of the radio direction finder.
Решаемая изобретением задача - повышение качества пеленгации и расширение арсенала средств при пеленгации источников радиоизлучений.The problem solved by the invention is improving the quality of direction finding and expanding the arsenal of means in the direction finding of radio emission sources.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение точности и чувствительности однозначного пеленгования за счет уменьшения методических составляющих систематических ошибок пеленгования, случайных составляющих ошибок пеленгования и исключения аномальных ошибок пеленгования, обусловленных искажением пространственно-временной структуры электромагнитных волн пеленгуемых радиосигналов из-за электродинамического взаимодействия между антеннами пеленгационного измерителя и влияния мачтового устройства.The technical result that can be obtained by implementing the method is to increase the accuracy and sensitivity of unambiguous direction finding by reducing the methodological components of systematic direction finding errors, random components of direction finding errors and eliminating anomalous direction finding errors due to distortion of the spatio-temporal structure of electromagnetic waves of direction finding radio signals due to the electrodynamic interaction between the antennas of the direction-finding meter and the influence of the mast triplets.
Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - повышение точности, чувствительности и достоверности результатов пеленгования.The technical result that can be obtained by performing the device is to increase the accuracy, sensitivity and reliability of direction finding results.
Поставленная задача решается тем, что в способе радиопеленгования, включающем прием радиосигнала с помощью трех антенн, выполненных идентичными ненаправленными осесимметричными вибраторного типа, образующих в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, причем положение фазовых центров первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, , радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, измерение разностей фаз φi между сигналами и , принятыми n-ой и k-ой антеннами, в соответствии с формулойThe problem is solved in that in the direction finding method, which includes receiving a radio signal using three antennas made by identical non-directional axisymmetric vibrator type, forming an equidistant annular antenna array in the direction-finding plane, and the position of the phase centers of the first, second and third antennas is oriented relative to the reference direction in the plane direction finding, passing through the center of the antenna array, at
где Where
- символ Кронекера; - Kronecker symbol;
- символ Кронекера, - Kronecker symbol,
формирование разностных сигналов , и их амплитудных значений ri по формулеdifferential signal generation , and their amplitude values r i according to the formula
и измерение азимута θR источника радиосигнала с использованием трех однозначных амплитудных значений разностных сигналов Ri по формулеand measuring the azimuth θ R of the radio source using three unique amplitude values of the difference signals R i according to the formula
согласно изобретению дополнительно измеряют амплитудные значения ui сигналов, принятых i-ыми антеннами решетки, в соответствии с выражениемaccording to the invention, the amplitude values u i of the signals received by the i-th array antennas are additionally measured in accordance with the expression
и формируют коэффициенты Рi и Кi неравномерности диаграмм направленности антенн в составе решетки по формуламand form the coefficients P i and K i the irregularities of the antenna patterns of the array in the array according to the formulas
где - знаковая функция,Where - sign function,
выбирают из трех значений индексов i порядковых номеров антенн i=1, i=2, i=3 одно значение индекса ξ, одно значение индекса γ и одно значение индекса ν, не равные между собой, из условияchoose from three values of the indices i serial numbers of the antennas i = 1, i = 2, i = 3 one value of the index ξ, one value of the index γ and one value of the index ν, not equal to each other, from the condition
причем значению индекса ξ присваивают значение индекса i, при котором произведение riPi является минимальным или одним из минимальных при равенстве вышеупомянутых произведений riPi, а значению индекса ν присваивают значение индекса i, при котором произведение riPi является максимальным или одним из максимальных при равенстве вышеупомянутых произведений riPi, а значению индекса γ присваивают оставшееся значение индекса i,moreover, the value of the index ξ is assigned the value of the index i at which the product r i P i is the minimum or one of the minimum if the above products r i P i are equal, and the value of the index ν is assigned the value of the index i at which the product r i P i is the maximum or one of the maximum in case of equality of the above products r i P i , and the value of index γ is assigned the remaining value of index i,
определяют коэффициент р однозначности пеленгования в соответствии с выражениемdetermine the coefficient p of the uniqueness of direction finding in accordance with the expression
где Kmid - априорно известное среднее значение коэффициентов Кi неравномерности диаграмм направленности антенн, зависящее от электродинамических размеров антенн, конструкции решетки и мачтового устройства,where K mid - a priori known average value of the coefficients K i the unevenness of the antenna patterns, depending on the electrodynamic dimensions of the antennas, the design of the lattice and mast device,
формируют три однозначных амплитудных значения разностных сигналов Ri в случае, если расстояние b между антеннами не превышает трех десятых частей длины волны λ радиосигнала, в соответствии с выражениемform three unambiguous amplitude values of the difference signals R i if the distance b between the antennas does not exceed three tenths of the wavelength λ of the radio signal, in accordance with the expression
где Where
а в случае, если расстояние b между антеннами превышает три десятых части длины волны λ радиосигнала, в соответствии с выражениемand if the distance b between the antennas exceeds three tenths of the wavelength λ of the radio signal, in accordance with the expression
где Where
- символ Кронекера, - Kronecker symbol,
- знаковая функция параметра Y, принимающего значения Y=φi или Y=Rγ соответственно, - sign function of the parameter Y, taking the values Y = φ i or Y = R γ, respectively,
измеряют разности фаз φRi между разностными сигналами по формулеmeasure the phase difference φ Ri between the difference signals according to the formula
где - знаковая функция параметра Y, принимающего значения Y=Rk или Y=Rn соответственно,Where - sign function of the parameter Y, taking values Y = R k or Y = R n, respectively,
определяют значение параметра μ, характеризующего наличие квадратурной составляющей помехового сигнала, по формулеdetermine the value of the parameter μ, characterizing the presence of the quadrature component of the interfering signal, according to the formula
проводят проверку выполнения условия превышения минимальной амплитуды rξ разностных сигналов относительно априорно известной минимальной амплитуды разностного сигнала rmin по формулеchecking that the conditions for exceeding the minimum amplitude r ξ of the difference signals relative to the a priori known minimum amplitude of the difference signal r min are checked according to the formula
где Where
qmin - алриорно известное минимально необходимое отношение сигнал/шум, обеспечивающее пеленгование источников радиоизлучения с заданными точностью и вероятностью;q min is the alriorically known minimum necessary signal-to-noise ratio, which provides direction finding of radio emission sources with given accuracy and probability;
Ueff - действующее значение напряжения внутреннего шума каналов формирования разностных сигналов,U eff - the effective value of the voltage of the internal noise of the channels of the formation of differential signals,
определяют азимут θφ источника радиосигнала с использованием разностей фаз φRi между разностными сигналами по формуламdetermine the azimuth θ φ of the radio signal source using phase differences φR i between the difference signals according to the formulas
где b - расстояние между антеннами, не превышающее двух третьих длины волны λ радиосигнала,where b is the distance between the antennas, not exceeding two third of the wavelength λ of the radio signal,
определяют погрешность Δθ оценки азимута θ по формулеdetermine the error Δθ azimuth estimates θ by the formula
где Where
определяют азимут θ и оценивают угол β наклона фронта волны источника радиосигнала по формуламdetermine the azimuth θ and evaluate the angle β of the slope of the wave front of the source of the radio signal according to the formulas
где Where
βsp - признак наличия в точке приема радиосигнала, распространяющегося в виде пространственной электромагнитной волны, наклон фронта которой не может быть определен и находится в пределах β sp is a sign of the presence at the receiving point of a radio signal propagating in the form of a spatial electromagnetic wave, the front slope of which cannot be determined and is within
Δθmax - априорно известное значение максимально допустимой ошибки определения азимута θ,Δθ max - a priori known value of the maximum permissible error in determining the azimuth θ,
а по значениям параметра μ и погрешности Δθ судят о достоверности результатов определения азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала, причем указанная достоверность обратно пропорциональна величинам параметра μ и погрешности Δθ определения азимута источника радиосигнала.and the values of the parameter μ and the error Δθ judge the reliability of the results of determining the azimuth θ and the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source, and this reliability is inversely proportional to the values of the parameter μ and the error Δθ of determining the azimuth of the radio signal.
Поставленная задача решается также тем, что в радиопеленгаторе, содержащем три антенны, выполненные идентичными ненаправленными осесимметричными вибраторного типа, образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую антенную решетку, причем положение фазовых центров первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления в плоскости пеленгования, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, и радиан соответственно, а геометрические размеры антенн по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны λ радиосигнала, три идентичных радиоприемных блока, выполненных с общим гетеродином, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, три блока измерения разности фаз, три блока формирования разностных сигналов, компаратор, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, амплитудный вычислитель азимута, вычислитель угла места, датчик параметров вычислений, формирующий априорно известные значения расстояния b между антеннами и длины волны λ радиосигнала, и генератор управляющих сигналов, причем пара выходов первого радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов вторых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и первыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов второго радиоприемного блока соединена соответственно с первыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и вторыми парами входов третьих блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, пара выходов третьего радиоприемного блока соединена соответственно с вторыми парами входов первых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов и первыми парами входов вторых блоков измерения разности фаз и формирования разностных сигналов, выходы первого, второго и третьего блоков измерения разности фаз, первые выходы первого, второго и третьего блоков формирования разностных сигналов и первый, второй, и третий выходы компаратора соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым входами блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами амплитудного вычислителя азимута, выход генератора управляющих сигналов соединен с управляющими входами первого, второго и третьего радиоприемных блоков и управляющим входом датчика параметров вычислений, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя угла места, выход которого является выходом значения угла β наклона фронта волны источника радиосигнала, согласно изобретению расстояние между антеннами выбрано не превышающем двух третьих длины волны радиосигнала, компаратор выполнен с возможностью определения упорядоченной совокупности трех номеров антенн, через фазовые центры которых последовательно во времени проходит фронт электромагнитной волны источника радиосигнала, датчик параметров вычислений выполнен с возможностью формирования априорно известных среднего значения Kmid коэффициентов неравномерности диаграмм направленности антенн в составе решетки, минимальной амплитуды разностного сигнала rmin, при которой обеспечивается минимально необходимое отношение сигнал/шум qmin относительно действующего значения напряжения Ueff внутреннего шума каналов формирования разностных сигналов радиопеленгатора и максимально допустимой ошибки Δθmax определения азимута, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов выполнен с возможностью формирования амплитудных значений разностных сигналов с учетом знаков разностей фаз между сигналами, принятыми антеннами, в случае, если расстояние b между антеннами не превышает трех десятых частей длины волны λ радиосигнала, или с учетом результатов сравнения амплитуд сигналов, принятых антеннами трехэлементной решетки, в случае, если расстояние b между антеннами превышает три десятые части длины волны λ радиосигнала, вычислитель угла места выполнен с возможностью адаптивной оценки угла места с использованием разностей фаз между разностными сигналами, принятыми тремя различными парами антенн, в зависимости от отношения минимальной амплитуды разностных сигналов к действующему значению напряжения внутреннего шума каналов формирования разностных сигналов радиопеленгатора и погрешности оценки азимута радиосигнала, и дополнительно введены блок формирования коэффициентов неравномерности амплитудных диаграмм направленности антенн, первая, вторая и третья пары входов которого соединены с парами выходов первого, второго и третьего радиоприемных блоков соответственно, вычислитель коэффициента однозначности пеленгования, вычислитель шумового порогового коэффициента, блок определения разности фаз между разностными сигналами, вычислитель квадратурной составляющей помехового сигнала, фазовый вычислитель азимута, вычислитель погрешности оценки азимута, вычислитель азимутального порогового коэффициента и блок определения азимута, причем вторые и третьи выходы первого, второго и третьего блоков формирования разностных сигналов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока определения разности фаз между разностными сигналами, а первые выходы первого, второго и третьего блоков формирования разностных сигналов соединены соответственно с объединенными первыми, объединенными вторыми и объединенными третьими входами компаратора и вычислителя шумового порогового коэффициента, первый выход компаратора соединен с объединенными четвертым входом вычислителя шумового порогового коэффициента и первыми входами вычислителя коэффициента однозначности пеленгования и фазового вычислителя азимута, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока формирования коэффициентов неравномерности амплитудных диаграмм направленности антенн соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами компаратора и вторым, третьим и четвертым входами вычислителя коэффициента однозначности пеленгования, пятый вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом датчика параметров вычислений и объединенными десятым входом блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов и вторым входом фазового вычислителя азимута, первый, второй и третий выходы блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов соединены соответственно с объединенными первым входом вычислителя квадратурной составляющей помехового сигнала и седьмым входом блока определения разности фаз между разностными сигналами, с объединенными вторым входом вычислителя квадратурной составляющей помехового сигнала и восьмым входом блока определения разности фаз между разностными сигналами и с объединенными третьим входом вычислителя квадратурной составляющей помехового сигнала и девятым входом блока определения разности фаз между разностными сигналами, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с объединенными третьими, объединенными четвертыми и объединенными пятыми входами вычислителя угла места и фазового вычислителя азимута, объединенные шестые входы фазового вычислителя азимута и вычислителя угла места и первый вход блока определения азимута соединены с выходом вычислителя шумового порогового коэффициента, пятый вход которого соединен с четвертым выходом датчика параметров вычислений, выход фазового вычислителя азимута соединен с объединенными первым входом вычислителя погрешности оценки азимута и вторым входом блока определения азимута, третий вход которого, объединенный с вторым входом вычислителя погрешности оценки азимута, соединен с выходом амплитудного вычислителя азимута, выход вычислителя погрешности оценки азимута и пятый выход датчика параметров вычислений соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя азимутального порогового коэффициента, выход которого соединен с объединенными седьмым входом вычислителя угла места и четвертым входом блока определения азимута, первый и второй выходы датчика параметров вычислений соединены соответственно с объединенными одиннадцатым входом блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов и седьмым входом фазового вычислителя азимута и с объединенными двенадцатым входом блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов и восьмым входом фазового вычислителя азимута, причем выход блока определения азимута является выходом значения азимута θ источника радиосигнала, а выходы вычислителя квадратурной составляющей помехового сигнала и вычислителя погрешности оценки азимута являются выходами параметров достоверности результатов пеленгования μ и Δθ соответственно.The problem is also solved by the fact that in the direction finder containing three antennas made by identical non-directional axisymmetric vibrator type, forming in the direction-finding plane an equidistant annular antenna array, and the position of the phase centers of the first, second and third antennas is oriented relative to the reference direction in the direction-finding plane passing through the center of the antenna array, at angles 0, and radians, respectively, and the geometrical dimensions of the antennas along their symmetry axes are commensurate with the wavelength λ of the radio signal, three identical radio receiving units made with a common local oscillator, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding antennas, three phase difference measuring units, three differential signal generating units, a comparator, unit for generating unambiguous amplitude values of difference signals, an amplitude azimuth calculator, an elevation angle calculator, a calculation parameter sensor that generates a priori known values of the state b between the antennas and the wavelength λ of the radio signal, and a control signal generator, wherein the pair of outputs of the first radio receiving unit is connected respectively to the second pairs of inputs of the second phase difference measurement and generating signals and the first pairs of inputs of the third phase difference measuring and generating of differential signals, a pair of outputs of the second radio receiving unit is connected respectively to the first pairs of inputs of the first blocks of the measurement of the phase difference and the formation of differential signals and the second pair and the inputs of the third blocks for measuring the phase difference and generating differential signals, the pair of outputs of the third radio receiving unit is connected respectively to the second pairs of inputs of the first blocks for measuring the phase difference and generating differential signals and the first pairs of inputs of the second blocks for measuring the phase difference and generating differential signals, the outputs of the first, second and third blocks for measuring the phase difference, the first outputs of the first, second and third blocks for generating differential signals and the first, second, and third outputs of the comparator connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth inputs of a unit for generating unique amplitude values of difference signals, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of an amplitude azimuth calculator, output the control signal generator is connected to the control inputs of the first, second and third radio receiving units and the control input of the calculation parameter sensor, the first and second outputs of which are connected respectively According to the invention, the distance between the antennas is not exceeding two-thirds of the wavelength of the radio signal, the comparator is configured to determine an ordered set of three antenna numbers through phase the centers of which the front of the electromagnetic wave of the radio signal source passes sequentially in time, the calculation parameter sensor is configured to Hovhan priori known average value K mid coefficients unevenness antenna pattern consisting of a lattice, the minimum difference signal amplitude r min, which provides a minimum required signal / noise ratio q min relative to the effective value U eff voltage internal noise channels forming difference signals finder and the maximum errors Δθ max for determining the azimuth, the unit for generating unique amplitude values of the difference signals is configured to the amplitude values of the difference signals taking into account the signs of the phase differences between the signals received by the antennas, if the distance b between the antennas does not exceed three tenths of the wavelength λ of the radio signal, or taking into account the results of comparing the amplitudes of the signals received by the antennas of the three-element grating, if the distance b between the antennas exceeds three tenths of the wavelength λ of the radio signal, the elevator calculator is adapted to adaptively estimate the elevation angle using phase differences between the spacing signals received by three different pairs of antennas, depending on the ratio of the minimum amplitude of the differential signals to the effective value of the internal noise voltage of the channels for generating the differential signals of the direction finder and the error in estimating the azimuth of the radio signal, and an additional unit for generating the unevenness coefficients of the amplitude antenna radiation patterns, the first, second and the third pair of inputs of which are connected to pairs of outputs of the first, second and third radio receiving units, respectively, direction finding coefficient calculator, noise threshold coefficient calculator, phase difference determination unit between difference signals, interfering signal quadrature component calculator, phase azimuth calculator, azimuth estimation error calculator, azimuth threshold coefficient calculator and azimuth determination unit, the second and third outputs of the first, second and the third difference signal generating units are connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth and the first inputs of the comparator and calculator of the noise threshold coefficient, the first output of the comparator is connected to the combined fourth input of the calculator, and the first outputs of the first, second, and third blocks of generating the difference signals are connected respectively to the combined first, combined second and combined third inputs of the comparator and calculator noise threshold coefficient and the first inputs of the calculator of the uniqueness coefficient of direction finding and the phase calculator azim the first, second, third, fourth, fifth and sixth outputs of the unit for generating the unevenness coefficients of the amplitude radiation patterns of the antennas are connected respectively to the fourth, fifth and sixth inputs of the comparator and the second, third and fourth inputs of the calculator of the direction finding coefficient, the fifth input and output of which are connected respectively, with the third output of the calculation parameter sensor and the combined tenth input of the unit for generating unique amplitude values of the difference signals and the second input m of the phase azimuth calculator, the first, second and third outputs of the unit for generating unique amplitude values of the difference signals are connected respectively to the combined first input of the calculator of the quadrature component of the interference signal and the seventh input of the unit for determining the phase difference between the difference signals, with the combined second input of the calculator of the quadrature component of the interference signal and the eighth input of the phase difference determination unit between the difference signals and with the combined third input of the calculator the cadre component of the interfering signal and the ninth input of the phase difference determination unit between the difference signals, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the combined third, combined fourth and combined fifth inputs of the elevation calculator and the phase azimuth calculator, the combined sixth inputs of the azimuth phase calculator and calculator elevation angle and the first input of the azimuth determination unit are connected to the output of the noise threshold factor computer, the fifth input of which is connected nen with the fourth output of the calculation parameters sensor, the output of the phase azimuth calculator is connected to the combined first input of the azimuth estimation error calculator and the second input of the azimuth determination unit, the third input of which, combined with the second input of the azimuth estimation error calculator, is connected to the output of the amplitude azimuth calculation calculator, azimuth estimation errors and the fifth output of the calculation parameter sensor are connected respectively to the first and second inputs of the azimuth threshold threshold calculator coefficient, the output of which is connected to the combined seventh input of the elevator calculator and the fourth input of the azimuth determination unit, the first and second outputs of the calculation parameter sensor are connected respectively to the combined eleventh input of the unit for generating unique amplitude values of difference signals and the seventh input of the phase azimuth calculator and to the combined twelfth input unit for generating unique amplitude values of the difference signals and the eighth input of the phase azimuth calculator, and you the course of the azimuth determination unit is the output of the azimuth value θ of the radio signal source, and the outputs of the quadrature component of the interfering signal and the azimuth estimation error calculator are the outputs of the reliability parameters of the direction finding results μ and Δθ, respectively.
Решение поставленной задачи с достижением технического результата обусловлено следующим.The solution of the problem with the achievement of the technical result is due to the following.
В предложенном способе радиопеленгования, в отличие от известного:In the proposed method of direction finding, in contrast to the known:
во-первых, пеленгационная характеристика по азимуту определяется с использованием как однозначных амплитудных разностных диаграмм направленности пар антенн, так и с использованием однозначных фазовых разностных диаграмм направленности пар антенн, причем каждые из указанных диаграмм направленности обеспечивают полную компенсацию методических составляющих ошибок пеленгования, обусловленных взаимным влиянием антенн и мачтового устройства, а совместное использование указанных амплитудных и фазовых диаграмм направленности позволяет, при сохранении однозначности пеленгования в круговом азимутальном секторе, обеспечиваемой использованием амплитудных разностных диаграмм направленности, уменьшить в 2 раза ошибки "разноса", свойственные пеленгационным характеристикам, использующим только амплитудные разностные диаграммы направленности;firstly, the bearing characteristic in azimuth is determined using both single-valued amplitude difference beam patterns of antenna pairs and single-phase difference difference radiation patterns of antenna pairs, each of these radiation patterns providing full compensation for the methodological components of direction finding errors due to the mutual influence of antennas and mast devices, and the joint use of these amplitude and phase radiation patterns allows t, while maintaining the unambiguity of direction finding in the circular azimuthal sector provided by the use of amplitude difference radiation patterns, halve the "separation" errors inherent in direction-finding characteristics using only amplitude difference radiation patterns;
во-вторых, для обеспечения однозначности формирования как амплитудных, так и фазовых разностных диаграмм направленности пар антенн используется выявленная закономерность взаимосвязей между амплитудными и фазовыми искажениями диаграмм направленности антенн трехэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки, возникающими при электродинамическом взаимодействии между антеннами и влиянии мачтового устройства, которая позволяет не только увеличить до двух третьих волны радиосигнала расстояние между антеннами трехэлементной кольцевой антенной решетки с сохранением однозначности пеленгования и соответствующим уменьшением случайных ошибок пеленгования, но и существенно уменьшить аномальные ошибки пеленгования, связанные с искажением фазовых диаграмм антенн из-за взаимного влияния антенн и мачтового устройства и случайными ошибками измерения разностей фаз между сигналами, принятыми антеннами с существенно различающимися амплитудными диаграммами направленности, также обусловленными взаимным влиянием между антеннами и мачтовым устройством;secondly, to ensure the unambiguity of the formation of both amplitude and phase difference beam patterns of antenna pairs, the revealed regularity of the relationships between the amplitude and phase distortions of the antenna patterns of a three-element equidistant annular array antenna arising from the electrodynamic interaction between antennas and the influence of the mast device, which allows not only increase to two third of the radio wave the distance between the antennas of the three-element to face antenna array with the preservation of the uniqueness of direction finding and a corresponding reduction in random direction finding errors, but also significantly reduce the anomalous direction finding errors associated with distortion of the phase diagrams of the antennas due to the mutual influence of the antennas and the mast device and random errors in measuring the phase difference between signals received by antennas with significantly different amplitude radiation patterns, also due to the mutual influence between the antennas and the mast device;
в-третьих, пеленгационная характеристика по углу места β при абсолютном большинстве направлений распространения электромагнитных волн в круговом азимутальном секторе формируется с использованием однозначных фазовых разностных диаграмм направленности пар антенн, не подверженных искажению из-за взаимного влияния антенн и мачтового устройства, что обеспечивает устранение соответствующей методической составляющей систематических ошибок определения угла β наклона фронта волны источника радиосигнала, а для азимутальных направлений распространения электромагнитных волн, близких к азимутальным направлениям, проходящим через центр антенной решетки и любой из трех антенн, путем сравнения амплитудной θR и фазовой θφ азимутальных пеленгационных характеристик производится однозначная оценка принадлежности радиосигнала к сигналу, распространяющимся в виде поверхностных электромагнитных волн (β=0), или сигналу, распространяющемуся в виде пространственных электромагнитных волн , что в общем случае при пеленговании радиосигналов в круговом азимутальном секторе обеспечивает не только повышение точности, но и повышение достоверности оценок угла β наклона фронта волны источника радиосигнала;thirdly, the direction-finding characteristic by elevation angle β for the vast majority of directions of propagation of electromagnetic waves in the circular azimuthal sector is formed using unambiguous phase difference radiation patterns of pairs of antennas that are not susceptible to distortion due to the mutual influence of antennas and mast devices, which eliminates the corresponding methodological component of systematic errors in determining the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source, and for azimuthal directions p the propagation of electromagnetic waves close to the azimuthal directions passing through the center of the antenna array and any of the three antennas, by comparing the amplitude θ R and phase θ φ of the azimuthal direction-finding characteristics, an unambiguous assessment of the belonging of the radio signal to the signal propagating in the form of surface electromagnetic waves (β = 0 ), or a signal propagating in the form of spatial electromagnetic waves that in the general case when direction finding of radio signals in the circular azimuthal sector provides not only an increase in accuracy, but also an increase in the reliability of estimates of the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source;
в-четвертых, предложено два правила оценивания достоверности результатов пеленгования, первое из которых основано на сравнении однозначных амплитудных разностных диаграмм направленности пар антенн и позволяет в условиях взаимного влияния антенн и мачтового устройства определять уровень квадратурной составляющей помехового радиосигнала в круговом азимутальном секторе пеленгуемого радиосигнала в случае несовпадения проекций на плоскость пеленгования направлений распространения электромагнитных волн пеленгуемого и помехового радиосигналов, а второе основано на сравнении амплитудной азимутальной пеленгационной характеристики θR, полученной с использованием однозначных амплитудных диаграмм направленности пар антенн, и фазовой азимутальной пеленгационной характеристики θφ, полученной с использованием однозначных фазовых разностных диаграмм направленности пар антенн, различия между которыми, не зависящие от взаимного влияния антенн и мачтового устройства, при приеме одного пеленгуемого радиосигнала не превышают ошибок "разноса", максимальное значение которых (для наибольшего расстояния между антеннами, равного двум третьим длины волны радиосигнала) не превышает 1°, за исключением случаев приема одного пеленгуемого радиосигнала, распространяющегося в виде пространственной электромагнитной волны с азимутальными направлениями, близкими к азимутальным направлениям, проходящим через центр антенной решетки и любой из трех антенн, а при одновременном приеме на одной длине волны пеленгуемого и помехового радиосигналов - зависят от соотношения комплексных амплитуд пеленгуемого и помехового сигналов, приводящего к формированию суммарной пространственно-временной структуры интерференционного поля в фазовых центрах трехэлементной антенной решетки, которая различным образом искажает амплитудную θR и фазовую θφ азимутальные пеленгационные характеристики; совместное использование предложенных двух признаков наличия в момент измерений помехового радиосигнала позволяет проводить оценку достоверности результатов пеленгования в круговом азимутальном секторе при произвольных фазовых соотношениях пеленгуемого и помехового радиосигналов.fourthly, two rules are proposed for assessing the reliability of direction-finding results, the first of which is based on a comparison of single-valued amplitude difference radiation patterns of pairs of antennas and allows, under conditions of mutual influence of antennas and a mast device, to determine the level of the quadrature component of the jamming radio signal in the circular azimuth sector of the direction-finding radio signal in case of mismatch projections on the direction-finding plane of the directions of propagation of electromagnetic waves of the direction-finding and interference noise of the diosignals, and the second is based on a comparison of the amplitude azimuth direction finding characteristic θ R obtained using unambiguous amplitude radiation patterns of pairs of antennas and the phase azimuth direction-finding characteristic θ φ obtained using unambiguous phase difference radiation patterns of pairs of antennas, the differences between which are independent of the mutual influence of antennas and mast devices when receiving one direction-finding radio signal do not exceed the "separation" errors, the maximum value of of the other (for the largest distance between the antennas, equal to two-thirds of the wavelength of the radio signal) does not exceed 1 °, with the exception of cases of receiving one direction-finding radio signal propagating in the form of a spatial electromagnetic wave with azimuthal directions close to the azimuthal directions passing through the center of the antenna array and any of the three antennas, and while simultaneously receiving direction-finding and jamming radio signals at the same wavelength, they depend on the ratio of the complex amplitudes of the direction-finding and jamming signals, leading to the formation of the total spatio-temporal the structure of the interference field in the phase centers of the three-element array antenna, which distorts different amplitude and phase θ R θ φ azimuthal bearing ionic characteristics; the joint use of the proposed two signs of the presence of an interfering radio signal at the time of measurement makes it possible to assess the reliability of direction finding results in the circular azimuth sector with arbitrary phase ratios of the direction-finding and interfering radio signals.
Для реализации предложенного способа радиопеленгования в состав радиопеленгатора, в отличие от известного, введены блок формирования коэффициентов неравномерности амплитудных диаграмм направленности антенн, вычислитель коэффициента однозначности пеленгования, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов, блок определения разности фаз между разностными сигналами, вычислитель квадратурной составляющей помехового сигнала, вычислитель шумового порогового коэффициента, фазовый вычислитель азимута, вычислитель погрешности оценки азимута, вычислитель азимутального порогового коэффициента и блок определения азимута. Кроме того, увеличено максимально допустимое для однозначного пеленгования расстояние между антеннами, что, как известно, способствует повышению точности и чувствительности пеленгования, компаратор выполнен с возможностью определения упорядоченной совокупности номеров антенн, через которые последовательно во времени проходит фронт электромагнитной волны источника радиосигнала, не с использованием разностей фаз между сигналами, принятыми парами антенн, как это осуществляется в ближайшем аналоге, а с использованием амплитудных значений как разностных сигналов, принятых парами антенн, так и сигналов, принятых каждой из антенн трехэлементной КАР, что обеспечивает возможность устранения аномальных ошибок пеленгования, а вычислитель угла места выполнен с возможностью адаптивной оценки угла места в зависимости от отношения минимальной амплитуды разностных сигналов к действующему напряжению шума радиоприемных блоков и погрешности оценки азимута радиосигнала, что обеспечивает устранение методической составляющей систематической ошибки определения наклона фронта электромагнитных волн, обусловленной взаимными влияниями антенн и мачтового устройства, и повышает достоверность пеленгования. И, наконец, датчик параметров вычислений выполнен с возможностью формирования априорно известных среднего значения коэффициентов неравномерности диаграмм направленности, минимально необходимой амплитуды разностного сигнала и максимально допустимой ошибки определения азимута, что обеспечивает возможность функционирования как введенных в состав, так и доработанных блоков радиопеленгатора.To implement the proposed method of direction finding, the direction finder, in contrast to the known one, includes a unit for generating unevenness coefficients of amplitude antenna radiation patterns, a calculator for the unambiguity coefficient of direction finding, a unit for generating unique amplitude values of difference signals, a unit for determining the phase difference between difference signals, a calculator for the quadrature component of the interference signal , noise threshold calculator, phase azimuth calculator, calculator azimuth estimation error calculator, azimuth threshold coefficient calculator and azimuth determination unit. In addition, the maximum distance between antennas allowed for unambiguous direction-finding was increased, which, as is known, helps to improve the accuracy and sensitivity of direction-finding, the comparator is able to determine an ordered set of antenna numbers through which the front of the electromagnetic wave of the radio signal passes through, not using phase differences between the signals received by the pairs of antennas, as is done in the closest analogue, and using amplitude values of both the difference signals received by the pairs of antennas and the signals received by each of the antennas of the three-element CAR, which makes it possible to eliminate anomalous direction finding errors, and the elevator calculator is made with the possibility of adaptive estimation of the elevation angle depending on the ratio of the minimum amplitude of the difference signals to the actual voltage noise of radio receiving blocks and errors in estimating the azimuth of the radio signal, which eliminates the methodological component of the systematic error in determining the slope of the front lektromagnitnyh waves due to mutual influences antenna and mast device and increases the accuracy of direction finding. And finally, the calculation parameter sensor is configured to generate a priori the known average values of the coefficients of the irregularity of the radiation patterns, the minimum necessary amplitude of the difference signal and the maximum permissible error in determining the azimuth, which makes it possible to operate both the input and the modified direction finder blocks.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying drawings.
Фиг.1 изображает схему расположения антенн в плоскости пеленгования, поясняющую сущность предложенных способа радиопеленгования и радиопеленгатора для его осуществления;Figure 1 depicts the location of the antennas in the direction-finding plane, explaining the essence of the proposed method of direction finding and direction finding for its implementation;
фиг.2 - типовые графики функциональной зависимости от азимута θ величин искажений одной (первой) разности фаз Δφ1(θ) между сигналами, принятыми парой антенн (второй и третьей антеннами) трехэлементной КАР, обусловленных взаимным влиянием антенн;figure 2 - typical graphs of the functional dependence on the azimuth θ of the distortion values of one (first) phase difference Δφ 1 (θ) between the signals received by a pair of antennas (second and third antennas) three-element CAR, due to the mutual influence of the antennas;
фиг.3 - типовые графики амплитудных диаграмм направленности одной (первой) антенны D1(θ) в азимутальной плоскости (β=0) трехэлементной КАР, обусловленных взаимным влиянием антенн;figure 3 - typical graphs of amplitude radiation patterns of one (first) antenna D 1 (θ) in the azimuthal plane (β = 0) of a three-element CAR, due to the mutual influence of the antennas;
фиг.4 - экспериментальные графики ненормированных амплитудных азимутальных диаграмм направленности D1 одной (первой) антенны трехэлементной КАР при отношении общей длины симметричной антенны вибраторного типа к расстоянию b между антеннами в решетке, составляющем 1,5, для различных отношений , изменяющихся в пределах от 0,3 до 0,66;figure 4 - experimental graphs of abnormal amplitude azimuthal radiation patterns D 1 of one (first) antenna of a three-element CAR with a ratio of the total length of a symmetric antenna of vibrator type to the distance b between the antennas in the array of 1.5, for various ratios varying from 0.3 to 0.66;
фиг.5 - графики зависимостей модулей максимальных методических ошибок от отношения трехэлементной КАР при β=0, свойственных правилу оценивания азимута с использованием однозначных амплитудных значений разностных сигналов согласно предложенному способу радиопеленгования (ошибок "разноса" |ΔθRmax|) и правилу оценивания азимута с использованием разностей фаз между парами сигналов согласно известным фазочувствительным способам пеленгования (ошибок, обусловленных взаимным влиянием между антенными элементами КАР);figure 5 - graphs of the dependencies of the modules of the maximum methodological errors on the ratio three-element CAR at β = 0, characteristic of the rule of azimuth estimation using unique amplitude values of difference signals according to the proposed method of radio direction finding (separation errors | Δθ Rmax |) and the rule of azimuth estimation using phase differences between signal pairs according to known phase-sensitive direction-finding methods (errors due to the mutual influence between the antenna elements of the CAR);
фиг.6 - функциональную схему заявленного радиопеленгатора;6 is a functional diagram of the claimed direction finder;
фиг.7 - функциональную схему варианта реализации блока формирования коэффициентов неравномерности амплитудных диаграмм направленности антенн;Fig. 7 is a functional diagram of an embodiment of a unit for generating non-uniformity coefficients of amplitude antenna patterns;
фиг.8 - функциональную схему варианта реализации компаратора;Fig. 8 is a functional diagram of an embodiment of a comparator;
фиг.9 - функциональную схему варианта реализации вычислителя коэффициента однозначности пеленгования;Fig.9 is a functional diagram of a variant of implementation of the calculator of the coefficient of uniqueness of direction finding;
фиг.10 - функциональную схему варианта реализации вычислителя шумового порогового коэффициента;figure 10 is a functional diagram of a variant of implementation of the calculator noise threshold coefficient;
фиг.11 - функциональную схему варианта реализации блока определения разности фаз между разностными сигналами;11 is a functional diagram of an embodiment of a unit for determining a phase difference between difference signals;
фиг.12 - функциональную схему варианта реализации вычислителя разности фаз, входящего в состав блока определения разности фаз между разностными сигналами и в состав варианта реализации блока измерения разности фаз;12 is a functional diagram of an embodiment of a phase difference calculator included in the phase difference determination unit between the difference signals and in the embodiment of the phase difference measurement unit;
фиг.13 - функциональную схему варианта реализации блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов;Fig. 13 is a functional diagram of an embodiment of a unit for generating unique amplitude values of difference signals;
фиг.14 - функциональную схему варианта реализации низкочастотного вычислителя однозначных амплитуд разностных сигналов, входящего в состав блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов;Fig. 14 is a functional diagram of an embodiment of a low-frequency calculator of unique amplitudes of difference signals included in a unit for generating unique amplitude values of difference signals;
фиг.15 - функциональную схему варианта реализации высокочастотного вычислителя однозначных амплитуд разностных сигналов, входящего в состав блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов;FIG. 15 is a functional diagram of an embodiment of a high-frequency calculator of unique amplitudes of difference signals included in a unit for generating unique amplitude values of difference signals; FIG.
фиг.16 - функциональную схему варианта реализации вычислителя параметра цикличности номеров антенн, входящего в состав блока формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов;Fig. 16 is a functional diagram of an embodiment of a calculator for a parameter of the cyclic number of antennas included in a unit for generating unique amplitude values of difference signals;
фиг.17 - функциональную схему варианта реализации амплитудного вычислителя азимута;17 is a functional diagram of an embodiment of an amplitude azimuth calculator;
фиг.18 - функциональную схему варианта реализации вычислителя квадратурной составляющей помехового сигнала;Fig. 18 is a functional diagram of an embodiment of a calculator of a quadrature component of an interfering signal;
фиг.19 - функциональную схему варианта реализации фазового вычислителя азимута;Fig. 19 is a functional diagram of an embodiment of a phase azimuth calculator;
фиг.20 - функциональную схему варианта реализации вычислителя погрешности оценки азимута;Fig. 20 is a functional diagram of an embodiment of a calculator of an error in azimuth estimation;
фиг.21 - функциональную схему варианта реализации вычислителя угла места;Fig - functional diagram of a variant of implementation of the calculator elevation;
фиг.22 - функциональную схему варианта реализации блока определения азимута;Fig. 22 is a functional diagram of an embodiment of an azimuth determination unit;
фиг.23 - функциональную схему варианта реализации блока формирования разностных сигналов;23 is a functional diagram of an embodiment of a differential signal generating unit;
фиг.24 - внешний вид варианта реализации эквидистантной кольцевой антенной решетки, содержащей три идентичные ненаправленные осесимметричные антенны вибраторного типа в симметричном исполнении, размещенной на мачтовом устройстве;Fig. 24 is an external view of an embodiment of an equidistant annular antenna array containing three identical rotationally axisymmetric vibrator-type antennas in a symmetrical design located on a mast device;
фиг.25 - внешний вид варианта реализации приемоиндикатора радиопеленгатора, включающего все блоки радиопеленгатора (за исключением антенной решетки) и монитор автоматизированного рабочего места оператора;25 is an external view of an embodiment of a radio direction finder receiver including all direction finder blocks (except for the antenna array) and a monitor of an operator’s workstation;
фиг.26 - экспериментальные результаты пеленгования широкополосного источника радиоизлучения, имеющего истинное значение азимута 181°, одним из образцов радиопеленгатора, реализующего заявленный способ радиопеленгования, представленные на экране монитора автоматизированного рабочего места оператора;Fig - experimental results of direction finding a broadband radio source having a true azimuth of 181 °, one of the samples of the direction finder that implements the claimed method of direction finding presented on the monitor screen of the operator’s workstation;
фиг.27 - то же, что на фиг.26, для истинного значения азимута 196,8°;Fig.27 is the same as in Fig.26, for the true azimuth value of 196.8 °;
фиг.28 - то же, что на фиг.26, для истинного значения азимута 211,7°.Fig.28 is the same as in Fig.26, for the true azimuth value of 211.7 °.
Схема пространственного расположения фазовых центров антенн А1, А2 и А3 плоской трехэлементной КАР радиуса rcaw относительно центра О антенной решетки, опорного направления ON и направления на ИРИ S представлена на фиг.1, где, кроме того, обозначено: α1, α2 и α3 - углы между опорным направлением ON и линиям, проходящими через центр О КАР и фазовые центры первой А1, второй А2 и третьей А3 антенн соответственно, причем α1=0°; - расстояние между фазовыми центрами пар антенн эквидистантной КАР (база пеленгационных пар антенн); θ - азимут ИРИ, равный углу между проекцией направления S распространения ЭМВ на плоскость пеленгования ОР и линией ON (опорным направлением); β - угол наклона фронта волны (угол места) ИРИ, равный углу между направлением S распространения ЭМВ и проекцией направления S на плоскость пеленгования ОР.The spatial arrangement of the phase centers of the antennas A 1 , A 2 and A 3 of a flat three-element CAR of radius r caw relative to the center O of the antenna array, the reference direction ON and the direction to IRI S is shown in Fig. 1, where, in addition, it is indicated: α 1 , α 2 and α 3 are the angles between the reference direction ON and the lines passing through the center O CAR and the phase centers of the first A 1 , second A 2 and third A 3 antennas, respectively, with α 1 = 0 °; - the distance between the phase centers of the pairs of antennas of the equidistant CAR (base of direction finding pairs of antennas); θ is the azimuth of the IRI, equal to the angle between the projection of the direction S of the propagation of electromagnetic waves on the direction-finding plane OP and the line ON (reference direction); β is the angle of inclination of the wave front (elevation angle) of the IRI, equal to the angle between the direction S of the EMW propagation and the projection of the direction S on the direction finding plane OR.
Электромагнитное поле источника пеленгуемого радиосигнала, характеризуемого: во-первых, амплитудой Еs и фазой φso в точке О (фиг.1), являющейся центром плоской трехэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки радиуса rcaw, образованной первой, второй и третьей антеннами А1, А2 и А3 с угловой ориентацией в плоскости пеленгования α1, α2 и α3 соответственно и межэлементным расстоянием b; во-вторых, направлением распространения S, описываемым углом θ между проекцией направления S на плоскость пеленгования ОР и линией ON (опорным направлением) и углом β между направлением S и проекцией направления S на плоскость пеленгования ОР, формирует на входах идентичных ненаправленных осесимметричных антенн А1, А2 и А3 вибраторного типа сигналы , и соответственно, которые при отсутствии электромагнитного поля помехового сигнала (Еh=0) и пренебрежимо малых составляющих радиосигналов, обусловленных внутренним шумом каналов пеленгационного измерителя, с учетом обозначений параметров, приведенных в формуле (3), описываются выражениями:The electromagnetic field of the source of the direction-finding radio signal, characterized by: firstly, the amplitude E s and the phase φ so at point O (Fig. 1), which is the center of a flat three-element equidistant ring antenna array of radius r caw formed by the first, second and third antennas A 1 , A 2 and A 3 with an angular orientation in the direction-finding plane α 1 , α 2 and α 3, respectively, and interelement distance b; secondly, the propagation direction S, described by the angle θ between the projection of the S direction on the direction-finding plane of the OP and the ON line (reference direction) and the angle β between the direction S and the projection of the S direction on the direction-finding plane of the OP, forms at the inputs of identical non-directional axisymmetric antennas A 1 A 2 and A 3 vibrator-type signals , and respectively, which in the absence of an electromagnetic field of the interfering signal (Е h = 0) and negligible components of the radio signals caused by the internal noise of the direction-finding meter channels, taking into account the designations of the parameters given in formula (3), are described by the expressions:
причем комплексные диаграммы направленности , и антенн трехэлементной антенной решетки с учетом электродинамического взаимодействия в общем виде описываются выражениями (4) или (8).moreover, complex radiation patterns , and antennas of a three-element antenna array, taking into account the electrodynamic interaction, are generally described by expressions (4) or (8).
Информация о направлении распространения электромагнитной волны ИРИ по азимуту θ и углу места β при произвольных электродинамических размерах осесимметричных антенн трехэлементной эквидистантной КАР содержится как в разностях фаз φi между парами сигналов и , принятых n-ой и k-ой антеннами КАР, так и в разностных сигналах и их амплитудных значениях ri (i=1, 2, 3), определяемых по правилам (30), (34) и (35) соответственно, которые с учетом (60), (4) - (10) описываются выражениями:Information on the direction of propagation of the electromagnetic wave of the IRI along the azimuth θ and elevation angle β for arbitrary electrodynamic dimensions of the axisymmetric antennas of the three-element equidistant CAR is contained in the phase differences φ i between the signal pairs and received by the n-th and k-th CAR antenna, and in difference signals and their amplitude values r i (i = 1, 2, 3), determined by the rules (30), (34) and (35), respectively, which, taking into account (60), (4) - (10), are described by the expressions:
где θi=θ-αi - угол между проекцией направления распространения ЭМВ и направлением на антенну Аi из центра О антенной решетки;where θ i = θ-α i is the angle between the projection of the electromagnetic propagation direction and the direction of the antenna A i from the center O of the antenna array;
Δφi=χ1-χ2 - искажение разности фаз φi, обусловленное электродинамическим взаимодействием между антеннами КАР;Δφ i = χ 1 -χ 2 is the distortion of the phase difference φ i due to the electrodynamic interaction between the CAR antennas;
и - действительная и мнимая части комплексного параметра , and - real and imaginary parts of the complex parameter ,
- коэффициент передачи входной цепи при формировании разностного сигнала из пары сигналов, принятых парой антенн. - transmission coefficient of the input circuit when generating a differential signal from a pair of signals received by a pair of antennas.
Типовые графики функциональной зависимости от азимута в величин искажений одной (первой) разности фаз Δφi(θ) между сигналами, принятыми парой антенн (второй и третьей антеннами) трехэлементной КАР, характеризуемой отношением общей длины 2la антенн вдоль их осей симметрии к расстоянию b между антеннами (базе), равным 1,5, полученные методом математического моделирования с использованием формул (63) и (64), представлены на фиг.2, где кривые 1, 2 и 3 получены для β=0 и при отношениях , и соответственно.Typical graphs of the functional dependence on the azimuth in the distortion values of one (first) phase difference Δφ i (θ) between the signals received by a pair of antennas (second and third antennas) of a three-element CAR, characterized by the ratio of the total length 2l a of the antennas along their axis of symmetry to the distance b between antennas (base) equal to 1.5, obtained by mathematical modeling using formulas (63) and (64), are presented in figure 2, where the
Необходимо отметить, что выражение (61), описывающее φi, при наличии мачтового устройства является приближенным, а выражение (62), описывающее является точным независимо от отсутствия или наличия электродинамически взаимосвязанного с антеннами мачтового устройства, расположенного в центре КАР, что обусловлено полной компенсацией искажений комплексных ДН антенн , и описываемых выражениями (4), при формировании по правилу (34) разностных сигналов, принятых парами антенн. Вместе с тем разности фаз φi между сигналами, принятыми парами антенн, содержат "искаженную" (из-за взаимного влияния антенн и мачтового устройства) и однозначную (в пределах возможностей однозначного измерения разностей фаз ±π радиан) информацию об азимуте и угле места β (с учетом формулы (5)), а разностные сигналы содержат "неискаженную" (из-за взаимного влияния антенн и мачтового устройства) и неоднозначную информацию об азимуте θ и угле места β ИРИ, которая содержится как в амплитудах ri, так и в фазах разностных сигналов. Кроме того, в случае использования в качестве антенн трехэлементной эквидистантной КАР идентичных осесимметричных антенн вибраторного типа с геометрическими размерами по их осям симметрии, соизмеримыми с длиной волны λ радиосигнала, достаточно "грубая", но однозначная информация об азимуте θ и угле места β ИРИ также содержится в амплитудах ui сигналов, принятых i-ыми антеннами трехэлементной КАР, которые с учетом (37), (60) и (8) описываются выражениями:It should be noted that expression (61) describing φ i , in the presence of a mast device is approximate, and expression (62) describing is accurate regardless of absence or availability the mast device electrodynamically interconnected with the antennas located in the center of the CAR , and described by expressions (4), when generating, according to rule (34), difference signals received by pairs of antennas. At the same time, the phase differences φ i between the signals received by the antenna pairs contain “distorted” (due to the mutual influence of the antennas and mast devices) and unambiguous (within the limits of the possibility of unambiguous measurement of phase differences ± π radians) azimuth and elevation angle β (taking into account formula (5)), and difference signals contain “undistorted” (due to the mutual influence of antennas and mast devices) and ambiguous information about the azimuth θ and elevation angle β of the IRI, which is contained both in the amplitudes r i and in the phases of the difference signals. In addition, if three-element equidistant CARs are used as antennas, identical axisymmetric vibrator-type antennas with geometric dimensions along their symmetry axes commensurate with the wavelength λ of the radio signal are quite “rough”, but unequivocal information about the azimuth θ and elevation angle β of the IRI is also contained in the amplitudes u i of the signals received by the i-th antennas of the three-element CAR, which, taking into account (37), (60) and (8), are described by the expressions:
где Di - амплитудная диаграмма направленности i-ой антенны в составе трехэлементной эквидистантной КАР, определяемая по формуле:where D i is the amplitude radiation pattern of the i-th antenna in the composition of the three-element equidistant CAR determined by the formula:
Типовые графики амплитудных диаграмм направленности одной (первой) антенны D1(θ) в азимутальной плоскости (β=0) для трехэлементной КАР, характеризуемой отношением , полученные методом математического моделирования с использованием формулы (66), представлены на фиг.3, где кривые 1, 2 и 3 получены при ; и соответственно. Кроме того, на фиг.3 соответствующими кривым 1, 2 и 3 символами отмечены результаты экспериментальных исследований D1(θ) при соответствующих отношениях . Необходимо отметить, что указанные амплитудные диаграммы направленности не нормированы в диапазоне изменения длин волн. Таким образом, для формирования однозначных пеленгационных характеристик, не подверженным методическим ошибкам пеленгования, обусловленным взаимным влиянием антенн и мачтового устройства, целесообразно использовать амплитуды и фазы разностных сигналов с устранением их неоднозначности на основе использования как разностей фаз φi между парами сигналов, так и соотношений амплитуд ui сигналов, принятых антеннами решетки. Вместе с тем в зависимости от отношения расстояния b между антеннами () к длине волны λ радиосигнала правила и качество формирования однозначных пеленгационных характеристик (вероятность правильного устранения неоднозначности пеленгования) является различными в случаях использования разностей фаз φi или соотношений амплитуд ui сигналов, принятых антеннами КАР.Typical graphs of amplitude radiation patterns of one (first) antenna D 1 (θ) in the azimuthal plane (β = 0) for a three-element CAR, characterized by the ratio obtained by mathematical modeling using formula (66) are presented in figure 3, where
Из формулы (30) измерения разностей фаз φi следует, что, в случае однозначного измерения всех трех разностей фаз φi, выполняется условие:From the formula (30) for measuring the phase differences φ i it follows that, in the case of an unambiguous measurement of all three phase differences φ i , the condition is satisfied:
Согласно (67) любая из трех разностей фаз φm (m=1, 2 или 3) может быть определена путем суммирования двух других разностей фаз по формуле:According to (67), any of the three phase differences φ m (m = 1, 2 or 3) can be determined by summing the two other phase differences according to the formula:
Поэтому, если хотя бы две из трех разностей фаз φi измерены однозначно, что возможно, если их абсолютные значения (модули) меньше π радиан, то третья (в том числе, максимальная по модулю) разность фаз φm может быть однозначно определена по формуле (68). Поэтому, для уменьшения вероятности аномальных ошибок при определении разностей фаз между сигналами, близкими к противофазным (модуль разностей фаз между которыми близок к π радиан), и искаженным из-за взаимного влияния антенн решетки в соответствии с (61) и воздействия шумов в соответствии с (14), необходимо: во-первых, определить упорядоченную совокупность разностей фаз φξ, φγ и φυ, определяемых по формуле (30), для которой выполняется условие:Therefore, if at least two of the three phase differences φ i are measured unambiguously, which is possible if their absolute values (modules) are less than π radians, then the third (including the maximum modulus) phase difference φ m can be uniquely determined by the formula (68). Therefore, to reduce the likelihood of anomalous errors in determining phase differences between signals that are close to antiphase (the module of the phase differences between them is close to π radian) and distorted due to the mutual influence of the array antennas in accordance with (61) and the effect of noise in accordance with (14), it is necessary: firstly, to determine an ordered set of phase differences φ ξ , φ γ and φ υ , determined by formula (30), for which the condition is satisfied:
где ξ, γ и ν - индексы, не равные между собой и принимающие одно из трех значений 1, 2 или 3; во-вторых, с использованием измеренных значений φξ и φγ определить по формуле (68) значение φν. Упорядоченная совокупность разностей фаз φξ, φγ и φν может быть определена непосредственным сравнением модулей указанных разностей фаз, как это осуществляется в прототипе [10], однако, с учетом согласно (61) наличия искажений Δφi измеряемых разностей фаз, достигающих при размерах антенн, соизмеримых с длиной волны, значений порядка ±50° (см. фиг.2), а также - с учетом дополнительных погрешностей измерений разностей фаз σφ, связанных с неравноточностью измерений при воздействии шумов и определяемых по формуле (14), указанную упорядоченную совокупность разностей фаз более предпочтительно определять на основе сравнения как амплитудных значений разностных сигналов ri, так и амплитудных значений ui сигналов, принятых антеннами трехэлементной КАР. Это связано со следующими особенностями азимутальных зависимостей ri и ui.where ξ, γ, and ν are indices that are not equal to each other and take one of three
Амплитудные значения разностных сигналов ri в соответствии с (35) и (62) определяются выражением:The amplitude values of the difference signals r i in accordance with (35) and (62) are determined by the expression:
где Where
Из сравнения (70) и (61) следует, что, так как ri не зависит от Δφi, то упорядоченная совокупность разностей фаз (69) может быть определена более достоверно на основе определения упорядоченной совокупности по правилу:From a comparison of (70) and (61) it follows that, since r i does not depend on Δφ i , the ordered set of phase differences (69) can be determined more reliably based on the definition of an ordered set according to the rule:
Определение упорядоченной совокупности разности фаз (69) по правилу (71) позволяет устранить погрешности, обусловленные взаимным влиянием антенн и мачтового устройства, однако для уменьшения вероятности "перепутывания соседних" индексов ξ и γ или γ и ν в условиях воздействия шумов необходимо провести дополнительное сравнение амплитудных значений ui сигналов, принятых антеннами, которые, в свою очередь, согласно (65) и (66), определяются амплитудными диаграммами направленности Di антенн в составе трехэлементной КАР. Правила сравнения амплитудных значений ui сигналов, принятых антеннами, предназначенные для улучшения качества определения упорядоченной совокупности разности фаз (69) и, в конечном итоге, для разрешения неоднозначности пеленгования, следуют из анализа амплитудных диаграмм направленности Di, описываемых формулой (66), поясняемых графиками ДН первой антенны D1(θ), представленными на вышеупомянутой фиг.3, а также - на фиг.4, где приведены результаты измерений (в относительных единицах (отн. ед.)) ненормированных амплитудных азимутальных ДН D1 одной (первой) антенны трехэлементной КАР при для различных отношений , изменяющихся в пределах от 0,3 до 0,66. Анализ формулы (66) и представленных теоретических (см. фиг.3) и экспериментальных (см. фиг.3 и фиг.4) результатов позволяет выявить следующие закономерности амплитудных ДН трехэлементной КАР: а) все амплитудные ДН Di при имеют явно выраженный минимум в азимутальных направлениях θmin.i, определяемых условиями:The determination of the ordered set of phase difference (69) according to rule (71) allows one to eliminate errors caused by the mutual influence of antennas and mast devices, however, to reduce the likelihood of “confusing neighboring” indices ξ and γ or γ and ν under noise exposure, an additional comparison of the amplitude the values u i of the signals received by the antennas, which, in turn, according to (65) and (66), are determined by the amplitude radiation patterns of D i antennas in the three-element CAR. The rules for comparing the amplitude values u i of signals received by antennas, designed to improve the quality of determining an ordered set of phase difference (69) and, ultimately, to resolve the direction finding ambiguity, follow from the analysis of amplitude radiation patterns D i described by formula (66), explained graphs of the first antenna D 1 (θ) presented in the above figure 3, as well as in figure 4, which shows the measurement results (in relative units (rel. units)) of the normalized amplitude azimuthal signals D 1 od the first (first) antenna of the three-element CAR at for various relationships varying from 0.3 to 0.66. The analysis of formula (66) and the theoretical (see Fig. 3) and experimental (see Fig. 3 and Fig. 4) results presented allows us to identify the following regularities of the amplitude patterns of the three-element CAR: a) all amplitude patterns of D i at have a pronounced minimum in the azimuthal directions θ min.i determined by the conditions:
б) при неравномерность амплитудных ДН превышает 6 дБ; в) при все амплитудные ДН Di имеют максимум в направлениях θmax.i, определяемых условиями:b) when non-uniformity of amplitude DNs exceeds 6 dB; c) when all amplitude MD D i have a maximum in the directions θ max.i determined by the conditions:
г) при крутизна изменения амплитудных ДН в районах минимумов и максимумов не превышает (0,04÷0,05) дБ/град и при отклонении минимумов (максимумов) амплитудных ДН на угол уровень принимаемого радиосигнала возрастает (уменьшается) не более чем на (1,2÷1,5) дБ.d) when the steepness of the change in amplitude MDs in the regions of minima and maxima does not exceed (0.04 ÷ 0.05) dB / deg and when the minima (maxima) of the amplitude MDs deviate by an angle the level of the received radio signal increases (decreases) by no more than (1.2 ÷ 1.5) dB.
Указанные закономерности форм амплитудных азимутальных ДН Di позволяет сформировать по формулам (38) и (39) коэффициенты Рi и Кi неравномерности диаграмм направленности, необходимые для повышения качества устранения неоднозначности пеленгования.The indicated regularities of the forms of the amplitude azimuthal DN D i allows the formation of formulas (38) and (39) of the coefficients P i and K i of the irregularities of the radiation patterns necessary to improve the quality of eliminating direction finding ambiguity.
Коэффициенты Рi, определяемые по формуле (38), удовлетворяют условию: Рi≥1. Поэтому, чем меньше сравниваемые амплитуды un и uk сигналов и различаются между собой (то есть Рi стремится к единице), тем меньше истинное значение модулей разностей фаз между указанными сигналами, что и определяет предпочтительность использования формулы (40) по сравнению с формулой (71) для формирования упорядоченной совокупности разности фаз (69).The coefficients P i determined by the formula (38) satisfy the condition: P i ≥1. Therefore, the smaller the compared amplitudes u n and u k signals and differ from each other (that is, P i tends to unity), the lower the true value of the modulus of the phase difference between the indicated signals, which determines the preference for using formula (40) compared to formula (71) for forming an ordered set of phase difference (69).
Коэффициенты Кi, определяемые по формуле (39), в диапазоне изменения длин волн позволяют осуществлять селекцию принимаемых электромагнитных волн по четырем зонам в азимутальной плоскости: зоне равноточных измерений и трем зонам неравноточных измерений, соответствующим азимутальным сектором, определяемым из условий:The coefficients K i determined by the formula (39), in the range of wavelengths allow the selection of received electromagnetic waves in four zones in the azimuthal plane: the zone of equal measurements and three zones of unequal measurements, the corresponding azimuthal sector, determined from the conditions:
где i=1, 2, 3. При этом для выбранных по формуле (40) индексов ξ, γ и ν номеров антенн Аξ, Аγ и Аν по формуле (39) определяется коэффициент Кξ, который сравнивается с априорно известным средним значением Kmid коэффициентов Кi неравномерности ДН антенн в составе решетки и по формуле (41) определяется коэффициент р однозначности пеленгования. Значение параметра Kmid зависит от электродинамических размеров антенн (длины 2la по оси симметрии и диаметра осесимметричной вибраторной антенны, отнесенных к длине λ волны радиосигнала), отношения и отношения длины мачтового устройства к длине волны радиосигнала и находится в пределах, близких к единице. Так, например, усредненное в пределах диапазона изменения длин волн значение Кmid для трехэлементной КАР, амплитудные ДН которой представлены на фиг.4, составляет 0,84.where i = 1, 2, 3. Moreover, for the indices ξ, γ, and ν selected by formula (40), the antenna numbers A ξ , A γ, and A ν are determined by formula (39), the coefficient K ξ is compared with the a priori known average the value of K mid of the coefficients K i of the unevenness of the antenna patterns in the array and the direction finding coefficient p is determined by formula (41). The value of the parameter K mid depends on the electrodynamic dimensions of the antennas (length 2l a along the axis of symmetry and the diameter of the axisymmetric vibrator antenna, referred to the wavelength λ of the radio signal), the ratio and the ratio of the length of the mast device to the wavelength of the radio signal and is in the range close to unity. So, for example, averaged over a range of wavelengths the value of K mid for a three-element CAR, the amplitude of which is presented in figure 4, is 0.84.
В связи с вышеупомянутым, в случае, если расстояние b между антеннами не превышает третьей части длины волны λ радиосигнала, то есть малая неравномерность амплитудных ДН, по формуле (43) с использованием двух измеренных разностей фаз φξ и φγ формируются три однозначные разности фаз Fi (i=1, 2, 3).In connection with the aforementioned, if the distance b between the antennas does not exceed the third part of the wavelength λ of the radio signal, i.e., there is a small non-uniformity of the amplitude MDs, three unique phase differences are formed using the two measured phase differences φ ξ and φ γ F i (i = 1, 2, 3).
Минимально необходимое отношение сигнал/шум qmin, при котором для одного из самых неблагоприятных (с максимально возможной вероятностью возникновения аномальных ошибок устранения однозначности пеленгования по формуле (43)) случаев приема радиосигналов при , β=0, φξ=0 и однозначно формируются три разности фаз Fi, определяется с учетом (14), (61), (63) и (64) в общем виде из условия:The minimum required signal-to-noise ratio q min , at which, for one of the most unfavorable (with the highest possible probability of anomalous errors to eliminate the unambiguity of direction finding by formula (43)) cases of receiving radio signals at , β = 0, φ ξ = 0 and uniquely formed three phase differences F i , is determined taking into account (14), (61), (63) and (64) in general form from the condition:
В частности, для приведенных на фиг.2 и фиг.3 характеристик (кривые 2) при коэффициенте а неравноточности измерений, равному отношению амплитуды наименьшего сигнала к амплитуде наибольшего сигнала и составляющему 0,6, из (75) следует, что для канала пеленгационного измерителя с наибольшей амплитудой сигнала отношение сигнал/шум qmin=4 (при этом отношение сигнал/шум для канала измерителя с наименьшей амплитудой сигнала составляет соответственно 0,6 qmin=2,4).In particular, for the characteristics shown in Fig. 2 and Fig. 3 (curves 2) with the coefficient a of the unevenness of measurements equal to the ratio of the amplitude of the smallest signal to the amplitude of the largest signal and equal to 0.6, it follows from (75) that for the direction-finding meter channel with the largest signal amplitude, the signal-to-noise ratio q min = 4 (the signal-to-noise ratio for the meter channel with the smallest signal amplitude is 0.6 q min = 2.4, respectively).
С учетом (43) и (61) для однозначных разностей фаз Fi получаем:Taking into account (43) and (61) for the unique phase differences F i we get:
Так как выполняется условие:Since the condition is satisfied:
то с учетом (70) и (76) однозначные амплитудные значения (с учетом знаков) разностных сигналов Ri, формируемые по формуле (42), могут быть представлены в виде:then, taking into account (70) and (76), the unambiguous amplitude values (taking into account the signs) of the difference signals R i generated by the formula (42) can be represented as:
В случае, если расстояние b между антеннами превышает третью часть длины волны λ радиосигнала, то есть проявляется существенная неравномерность амплитудных ДН, три однозначных амплитудных значения разностных сигналов Ri формируются по формуле (44) с использованием соответствующих амплитудных значений разностных сигналов ri, одной измеренной разности фаз φξ и значения коэффициента р однозначности пеленгования, полученного по результатам сравнения амплитудных значений сигналов ui в соответствии с (39) и (41). При этом выбранная по формуле (40) пара сигналов и между которыми в соответствии с (30) измеряется разность фаз φξ, используемая при формировании Rξ по формуле (44), принимается соответствующей парой антенн Аγ и Аν, расположенных на линии, наиболее близкой к фронту электромагнитной волны ИРИ. Это означает, что третья антенна Аξ, не входящая в состав выбранной пары антенн, размещается либо со стороны прихода фронта ЭМВ (в этом случае Кξ≥Кmid), либо со стороны, противоположной стороне прихода фронта ЭМВ (в этом случае Кξ<Кmid). Поэтому, в зависимости от результатов оценки коэффициента р однозначности пеленгования по формуле (41) и результатов сравнения взаимного расположения γ-ой пары антенн Аξ и Аν (сигналы, принятые которыми, используются для формирования rγ) и вышеупомянутой выбранной ξ-той пары антенн Аγ и Аν, по формуле (45), приводящему к определению значения коэффициента l, связанного с априорно выбранным в соответствии с (30)-(35) правилом сравнения сигналов, принятых последовательными парами антенн, по формуле (44) производится определение второго однозначного амплитудного значения разностных сигналов Rγ. Учитывая то, что, с одной стороны, Rξ, Rγ и Rvν связаны соотношением, аналогичным (67), а с другой стороны, следующим из условия (40) соотношением:If the distance b between the antennas exceeds a third of the wavelength λ of the radio signal, that is, there is a significant non-uniformity of the amplitude DNs, three unambiguous amplitude values of the difference signals R i are formed by the formula (44) using the corresponding amplitude values of the difference signals r i , one measured the phase difference φ ξ and the values of the coefficient p of the uniqueness of direction finding obtained by comparing the amplitude values of the signals u i in accordance with (39) and (41). In this case, a pair of signals selected by formula (40) and between which, in accordance with (30), the phase difference φ ξ is measured, which is used in the formation of R ξ according to formula (44), is taken by the corresponding pair of antennas A γ and A ν located on the line closest to the front of the electromagnetic wave of the IRI. This means that the third antenna A ξ , which is not part of the selected pair of antennas, is placed either on the side of the arrival of the EMF front (in this case, K ξ ≥K mid ), or on the side opposite to the side of the arrival of the EMF front (in this case, K ξ <K mid ). Therefore, depending on the results of estimating the direction finding coefficient p by formula (41) and the results of comparing the relative positions of the γ-th pair of antennas A ξ and A ν (the signals received by which are used to form r γ ) and the aforementioned selected ξ-th pair antennas A γ and A ν , according to the formula (45), which leads to the determination of the coefficient l associated with the a priori selected in accordance with (30) - (35) rule for comparing signals received by successive pairs of antennas, using the formula (44), second clearly th amplitude value of the difference signals R γ . Taking into account the fact that, on the one hand, R ξ , R γ, and Rv ν are related by a relation similar to (67), and on the other hand, by the relation follows from condition (40):
получаем, что знак третьего однозначного амплитудного значения разностных сигналов Rγ противоположен знаку вышеупомянутого второго однозначного амплитудного значения разностных сигналов Rγ, что реализуется при определении Rγ по формуле (44).we find that the sign of the third single-valued amplitude value of the difference signals R γ is opposite to the sign of the aforementioned second unambiguous amplitude value of the difference signals R γ , which is realized when determining R γ by the formula (44).
Необходимо отметить, что максимальным предельным значением отношения , при котором в круговом азимутальном секторе реализуется достоверное определение трех однозначных амплитудных значений разностных сигналов Ri в соответствии с (44) следует считать в связи со следующим обстоятельством. При для β=0 и направлений распространения ЭМВ вдоль линий, соединяющих любые пары антенн трехэлементной КАР, из (70) получаем:It should be noted that the maximum limit value of the ratio in which in the circular azimuthal sector a reliable determination of three unique amplitude values of the difference signals R i is implemented in accordance with (44) should be considered in connection with the following circumstance. At for β = 0 and EME propagation directions along the lines connecting any pairs of antennas of a three-element CAR, from (70) we obtain:
При этом упорядоченная совокупность индексов ξ, γ и ν порядковых номеров антенн, при которых выполняется условие (40), определяется только коэффициентами Р1, Р2 и Р3 неравномерности диаграмм направленности антенн в составе решетки. В случае соответствие упорядоченной совокупности (71) и упорядоченной совокупности Рξ≤Рγ≤Рν нарушается, что приводит к снижению качества определения упорядоченной совокупности индексов ξ, γ и ν номеров антенн по формуле (40) и, соответственно, к увеличению вероятности появления аномальных ошибок пеленгования.Moreover, the ordered set of indices ξ, γ, and ν of the serial numbers of the antennas at which condition (40) is satisfied is determined only by the coefficients P 1 , P 2, and P 3 of the irregularity of the antenna patterns in the array. When the correspondence between the ordered set (71) and the ordered set Р ξ ≤Р γ ≤Р ν is violated, which leads to a decrease in the quality of determining the ordered set of indices ξ, γ, and ν of antenna numbers by formula (40) and, accordingly, to an increase in the probability of anomalous errors direction finding.
Минимально необходимое отношение сигнал/шум qmin, при котором для одного из самых неблагоприятных (с максимально возможной вероятностью возникновения аномальных ошибок устранения неоднозначности пеленгования по формуле (44)) случаев приема радиосигналов при , β=0 и однозначно формируется разность фаз φξ (и, соответственно, Rξ, Rγ и Rν), определяется с учетом (14), (61), (63), (64), (38) и (40) в общем виде из условия:The minimum required signal-to-noise ratio q min , at which, for one of the most unfavorable (with the highest possible probability of anomalous errors of eliminating direction-finding ambiguity according to formula (44)) radio signal reception , β = 0 and the phase difference φ ξ is uniquely formed (and, accordingly, R ξ , R γ and R ν ), it is determined taking into account (14), (61), (63), (64), (38) and (40) in the general form from the condition:
В частности, для приведенных на фиг.2 и фиг.3 характеристик (кривые 2) при коэффициенте а неравноточности измерений, составляющему 0,9 (так как при измерении разности фаз φξ используются сигналы Uγ и Uν с амплитудами uγ и uν, близкими по своему значению и существенно превышающими амплитуду uξ сигнала, не используемого для оценки вышеупомянутой разности фаз), и с учетом противоположности знаков измеряемой разности фаз и погрешности Δφξ, обусловленной взаимным влиянием антенн (взаимное влияние между антеннами приводит к "замедлению" скорости распространения фронта ЭМВ между рассматриваемой парой антенн), из формулы (81) следует, что qmin≈2,3.In particular, for the characteristics shown in Fig. 2 and Fig. 3 (curves 2) with the coefficient a of the unevenness of the measurements being 0.9 (since the signals U γ and U ν with amplitudes u γ and u are used when measuring the phase difference φ ξ ν , close in value and significantly exceeding the amplitude u ξ of the signal not used to estimate the above phase difference), and taking into account the opposite signs of the measured phase difference and the error Δφ ξ due to the mutual influence of the antennas (the mutual influence between the antennas leads to a "slowdown" speed propagation of the EMF front between the pair of antennas under consideration), it follows from formula (81) that q min ≈2.3.
Необходимо отметить, что формирование трех однозначных амплитудных значений разностных сигналов Ri (i=1, 2, 3) по вышерассмотренной формуле (44), описываемых выражением (78), возможно даже в случае отсутствия сигнала в одной из трех антенн трехэлементной КАР, обусловленного полной компенсацией электромагнитного поля в точке размещения вышеупомянутой антенны из-за электродинамического взаимодействия антенн решетки и мачтового устройства. При этом также за счет упомянутого электродинамического взаимодействия уровни сигналов в двух других антеннах возрастают, что приводит к дополнительному улучшению чувствительности пеленгования и уменьшению случайных составляющих ошибок пеленгования σθr, определяемых по формуле (2). Вместе с тем, при указанных условиях (отсутствие сигнала в одном из трех каналов пеленгационного измерителя из-за электродинамического взаимодействия антенных элементов) ни один из рассмотренных аналогов [8-10] не обеспечивает возможность определения направления распространения ЭМВ.It should be noted that the formation of three unique amplitude values of the difference signals R i (i = 1, 2, 3) according to the above formula (44), described by expression (78), is possible even if there is no signal in one of the three antennas of the three-element CAR caused by full compensation of the electromagnetic field at the location of the aforementioned antenna due to the electrodynamic interaction of the lattice antennas and the mast device. Moreover, due to the mentioned electrodynamic interaction, the signal levels in two other antennas increase, which leads to an additional improvement in direction-finding sensitivity and a decrease in the random components of direction-finding errors σ θr determined by formula (2). At the same time, under the indicated conditions (the absence of a signal in one of the three channels of the direction-finding meter due to the electrodynamic interaction of antenna elements), none of the considered analogs [8–10] provides the possibility of determining the direction of propagation of electromagnetic waves.
Для упрощения методики определения азимута θR с использованием однозначных амплитудных значений разностных сигналов Ri, так же, как и в прототипе [10], в выражениях (78) первые функции синуса заменим аргументами. При этом выражения (78) с погрешностями "разноса" [1] можно представить в виде:To simplify the method of determining the azimuth θ R using the unique amplitude values of the difference signals R i , as in the prototype [10], in expressions (78) we replace the first sine functions with arguments. Moreover, expressions (78) with errors of "separation" [1] can be represented as:
где hr - эффективная действующая длина пеленгационной пары антенн с разностной диаграммой направленности, определяемая с учетом (5) и (70) согласно выражению:where h r is the effective effective length of the direction finding pair of antennas with a difference radiation pattern, determined taking into account (5) and (70) according to the expression:
Путем известных тригонометрических преобразований числитель Х1 и знаменатель Х2 выражения (36) с учетом (82) и (6) можно представить в виде:By well-known trigonometric transformations, the numerator X 1 and the denominator X 2 of expression (36), taking into account (82) and (6), can be represented as:
Из (84) и (85) непосредственно следует формула (36) оценки азимута θR источника радиосигнала с использованием трех однозначных амплитудных значений разностных сигналов Ri. Абсолютные значения и знаки ошибок "разноса" ΔθR, свойственные формуле (36) оценивания азимута θR и обусловленные использованием приближения вида sin(X)≈X при представлении R, в виде (82), зависят от θ, β и , подробно исследованы и проанализированы в ближайшем аналоге [10] и работе [7], где показано, что в наихудшем случае при , β=0 и , где m=0, 1, 2, ...11, абсолютная ошибка "разноса" не превышает 0,9°. График зависимости модуля максимальных ошибок "разноса" |ΔθRmax| от отношения при β=0, свойственных формуле (36) оценивания азимута θR, представлен на фиг.5 в виде кривой 1. Необходимо отметить, что указанные методические ошибки оценки азимута θR по формуле (36) не зависят от электродинамического взаимодействия между антенными элементами решетки в отличие от способов пеленгования, основанных на сравнении разностей фаз между сигналами, принятыми парами антенн трехэлементной КАР. Так, в частности, на фиг.5 для сравнения представлены в виде кривых 2, 3 и 4 зависимости от отношения максимальных систематических ошибок |θmax| характерных для правила (12) определения азимута θ при различных отношениях общей длины 2la симметричных антенн к расстоянию b между антеннами в трехэлементной КАР.From (84) and (85) immediately follows the formula (36) for estimating the azimuth θ R of the radio signal source using three unique amplitude values of the difference signals R i . The absolute values and signs of errors of the “separation” Δθ R characteristic of formula (36) for estimating the azimuth θ R and due to the use of an approximation of the form sin (X) ≈ X when representing R in the form (82) depend on θ, β and , are investigated and analyzed in detail in the closest analogue [10] and work [7], where it is shown that in the worst case for , β = 0 and , where m = 0, 1, 2, ... 11, the absolute error of the "separation" does not exceed 0.9 °. The graph of the dependence of the module of the maximum errors "separation" | Δθ Rmax | from attitude at β = 0, characteristic of formula (36) for estimating the azimuth θ R , is shown in Fig. 5 in the form of
Определение по трем однозначным амплитудным значениям разностных сигналов Ri (i=1, 2, 3) параметра μ в соответствии с выражением (47) позволяет выявить наличие квадратурной составляющей помехового сигнала. Так, в общем случае одновременного приема ЭМП источников пеленгуемого и помехового сигналов, описываемых по формуле (3), и пренебрежимо малых составляющих радиосигналов, обусловленных внутренним шумом каналов пеленгационного измерителя, с учетом правила получения Ri, описываемого формулами (30)-(35), (37)-(45), и приближения вида sin(X)≈X параметр μ, описываемый выражением (47), можно представить в виде:The determination of the parameter μ in accordance with expression (47) using the three unambiguous amplitude values of the difference signals R i (i = 1, 2, 3) determines the presence of the quadrature component of the interfering signal. So, in the general case of simultaneous reception of EMF sources of direction-finding and interference signals described by formula (3) and negligible components of radio signals due to the internal noise of the direction-finding meter channels, taking into account the rule for obtaining R i described by formulas (30) - (35) , (37) - (45), and approximations of the form sin (X) ≈X the parameter μ described by expression (47) can be represented as:
где qh - параметр, определяющий соотношение амплитуд и направлений распространения электромагнитных волн помехового и пеленгуемого радиосигналов, описываемый выражением:where q h is a parameter that determines the ratio of amplitudes and directions of propagation of electromagnetic waves of interfering and direction-finding radio signals, described by the expression:
|qh|≤1.| q h | ≤1.
Из формулы (86) следует, что при выполнении условия которое соответствует наличию квадратурной составляющей помехового сигнала μ=qh, а в случаях отсутствия квадратурной составляющей помехового сигнала (φho-φso=0 или φho-φso=π), совпадения линий распространения пеленгуемого и помехового сигналов (θh-θ=0 или θh-θ=π) или отсутствия помехового сигнала (Еh≪Es) μ=0. Необходимо также отметить, что при наличии составляющих радиосигналов, обусловленных внутренним шумом каналов пеленгационного измерителя, которыми по сравнению с уровнем пеленгуемого радиосигнала нельзя пренебречь (то есть при низких отношениях сигнал/шум q) значения параметра μ могут изменяться в пределах от 0 до 1 при изменении от q≫1 до q=qmin≈(1÷2) соответственно.It follows from formula (86) that, under the condition which corresponds to the presence of the quadrature component of the interfering signal μ = q h , and in the absence of the quadrature component of the interfering signal (φ ho -φ so = 0 or φ ho -φ so = π), the propagation lines of the direction-finding and interference signals (θ h -θ = 0 or θ h -θ = π) or the absence of an interfering signal (Е h ≪E s ) μ = 0. It should also be noted that in the presence of components of the radio signals caused by the internal noise of the direction-finding meter channels, which cannot be neglected compared to the level of the direction-finding radio signal (i.e., at low signal-to-noise ratios q), the values of the parameter μ can vary from 0 to 1 when changing from q≫1 to q = q min ≈ (1 ÷ 2), respectively.
Таким образом, оценивание значения параметра μ по формуле (47) позволяет судить о достоверности результатов пеленгования, причем достоверность результатов пеленгования обратно пропорциональна величине параметра μ.Thus, estimating the value of the parameter μ by the formula (47) allows us to judge the reliability of the results of direction finding, and the reliability of the results of direction finding is inversely proportional to the value of the parameter μ.
Для исключения зависимости разностей фаз φRi между разностными сигналами и от знаков лепестков их амплитудных диаграмм направленности определение вышеупомянутых разностей фаз φRi производится по формуле (46), которая с учетом (62), (70), (78), (5), (6) и (31)-(33) после известных тригонометрических преобразований представляется в виде:To eliminate the dependence of the phase differences φ Ri between the difference signals and from the signs of the petals of their amplitude radiation patterns, the aforementioned phase differences φ Ri are determined by the formula (46), which, taking into account (62), (70), (78), (5), (6) and (31) - (33) after the known trigonometric transformations it is represented in the form:
Формула (88) с учетом взаимосвязей между индексами i, n и k, определяемых формулами (31)-(33), по существу описывает разности фаз φRi между k-ым и n-ым сигналами с амплитудами rk и rn соответственно, принятыми эквивалентными направленными электродинамически не взаимодействующими антеннами, фазовые центры которых расположены в точках Сk и Сn, обозначенных на фиг.1 и находящихся на серединах отрезков линий, соединяющих фазовые центры соответственно k-ой пары антенн Аi и Аn и n-ой пары антенн Аi и An. При этом вышеупомянутые эквивалентные направленные антенны образуют в плоскости пеленгования трехэлементную эквидистантную кольцевую антенную решетку с радиусом, меньшим в 2 раза по сравнению с антенной решеткой, образованной антеннами А1, А2 и А3 (см. фиг.1), однако, две из трех амплитуд сигналов, сформированных эквивалентными направленными антеннами согласно (8), (65) и (70), в среднем в (1,5÷2) раза превышают максимальную из трех амплитуд сигналов, принятых антеннами А1, А2 и А3, что приводит к улучшению отношения сигнал/шум q и компенсирует негативное влияние уменьшения радиуса rcaw решетки на границу потенциально достижимой точности пеленгования, определяемой по формуле (2).Formula (88), taking into account the relationships between the indices i, n and k defined by formulas (31) - (33), essentially describes the phase differences φ Ri between the kth and nth signals with amplitudes r k and r n, respectively, adopted equivalent directional electrodynamically non-interacting antennas, the phase centers of which are located at points C k and C n indicated in Fig. 1 and located in the middle of the line segments connecting the phase centers of the kth pair of antennas A i and A n and n pairs of antennas A i and A n . Moreover, the aforementioned equivalent directional antennas form in the direction-finding plane a three-element equidistant annular antenna array with a radius less than 2 times smaller than the antenna array formed by antennas A 1 , A 2 and A 3 (see figure 1), however, two of the three amplitudes of the signals generated by the equivalent directional antennas according to (8), (65) and (70), on average (1.5 ÷ 2) times the maximum of the three amplitudes of the signals received by the antennas A 1 , A 2 and A 3 , which leads to an improvement in the signal-to-noise ratio q and compensates for the neg The active effect of decreasing the radius r caw of the lattice on the boundary of the potentially attainable direction finding accuracy determined by formula (2).
Сравнение формул (61) и (88) показывает, что разности фаз φRi между разностными сигналами, в отличие от разностей фаз φi между сигналами, принятыми антеннами КАР, не искажены из-за электродинамического взаимодействия между антеннами и мачтовым устройством, что обеспечивает возможность определения азимута θ и угла места β с использованием φRi без методических погрешностей. Однако для азимутальных направлений, совпадающих или близких к линиям, проходящим через центр О КАР и любую из трех антенн А1, А2 или А3 (см. фиг.1), одна из трех амплитуд r1, r2 или r3 разностных сигналов, а именно r3, за счет "синусной" диаграммы направленности, определяемой формулой (70), может уменьшиться до значения, меньшего минимально необходимого уровня rmin разностных сигналов, при котором, согласно (14), разность фаз между сигналами измеряется со случайной средней квадратической ошибкой σφ, обеспечивающей пеленгование источников радиоизлучения с требуемыми точностью и вероятностью. В этом случае достоверно может быть определена только одна из трех разностей фаз φR1, φR2 или φR3, а именно φRξ, которая определяется, согласно (46), между разностными сигналами и имеющими амплитуды rγ и rν, превышающими амплитуду rξ. Значение минимальной амплитуды rmin разностного сигнала, описываемое формулой (49), является априорно известной величиной, определяемой минимально необходимым отношением сигнал/шум qmin, обеспечивающем в соответствии с (2) пеленгование источников радиоизлучения с требуемыми точностью и вероятностью, и действующим значением напряжения внутреннего шума Ueff каналов формирования разностных сигналов пеленгационного измерителя, зависящим от аппаратной реализации радиоприемных каналов.A comparison of formulas (61) and (88) shows that the phase differences φ Ri between the difference signals, unlike the phase differences φ i between the signals received by the CAR antennas, are not distorted due to the electrodynamic interaction between the antennas and the mast device, which makes it possible determination of azimuth θ and elevation angle β using φ Ri without methodological errors. However, for azimuthal directions that coincide or are close to the lines passing through the center O CAR and any of the three antennas A 1 , A 2 or A 3 (see figure 1), one of the three amplitudes r 1 , r 2 or r 3 difference signals, namely r 3 , due to the "sinus" radiation pattern defined by formula (70), can decrease to a value less than the minimum required level r min of difference signals, at which, according to (14), the phase difference between the signals is measured with random mean square error σ φ , which provides direction finding of radio sources exercises with the required accuracy and probability. In this case, only one of the three phase differences φ R1 , φ R2 or φ R3 can be reliably determined, namely φ Rξ , which is determined, according to (46), between the difference signals and having amplitudes r γ and r ν exceeding the amplitude r ξ . The value of the minimum amplitude r min of the difference signal described by formula (49) is a priori known value determined by the minimum necessary signal-to-noise ratio q min , which ensures, in accordance with (2), direction finding of radio emission sources with the required accuracy and probability, and the effective value of the internal voltage noise U eff of the channels for generating the difference signals of the direction-finding meter, depending on the hardware implementation of the radio receiving channels.
В связи с вышеизложенным, для выбора правила однозначного определения азимута θφ источника радиосигнала с использованием разностей фаз φRi между разностными сигналами проводят проверку условия (48), при выполнении которого азимут θφ определяют по формуле (50), а в противном случае - по формуле (51).In connection with the foregoing, in order to select the rule of unambiguous determination of the azimuth θ φ of the radio signal source using phase differences φ Ri between the difference signals, condition (48) is checked, under which the azimuth θ φ is determined by the formula (50), and otherwise, by formula (51).
Так, в случае rξ≥rmin числитель Х1 и знаменатель Х2 выражения (50) с учетом (88) и (6) путем известных тригонометрических преобразований можно представить в виде:So, in the case r ξ ≥r min, the numerator X 1 and the denominator X 2 of expression (50), taking into account (88) and (6) by known trigonometric transformations, can be represented as:
Из формул (89) и (90) непосредственно следует правило (50) однозначного оценивания азимута θφ источника радиосигнала с использованием трех разностей фаз φR1, φR2 и φR3 между разностными сигналами.Formulas (89) and (90) directly imply rule (50) for unambiguous estimation of the azimuth θ φ of the radio source using the three phase differences φ R1 , φ R2 and φ R3 between the difference signals.
В случае, если rξ≥rmin, оценивание азимута θφ производится, во-первых, с использованием только одной разности фаз φRξ, описываемой с учетом (88) и (6) выражением:In the case where r ξ ≥ r min , the azimuth θ φ is estimated, firstly, using only one phase difference φ Rξ , described in view of (88) and (6) by the expression:
во-вторых, с привлечением информации о значении коэффициента р однозначности пеленгования, определяемого по формуле (41), которая позволяет разрешить неоднозначность функции arcsin(X) путем добавления слагаемого , принимающего в зависимости от значения коэффициента р одно из двух значений 0 или π, и выбора знака функции arcsin(X) путем ее умножения на коэффициент р, что обеспечивает устранение ошибок "зеркального" оценивания азимута в случае добавления вышеупомянутого слагаемого, равного π, в-третьих, с учетом предположения, что пеленгуемый радиосигнал распространяется в виде поверхностной электромагнитной волны, при которой β=0 и, соответственно, cosβ=1. Из формулы (91) с учетом вышеупомянутых факторов непосредственно следует формула (51) однозначного оценивания азимута θφ источника радиосигнала, которая в случае приема поверхностных сигналов обеспечивает получение несмещенной оценки азимута θ источника радиосигнала, а в случае приема пространственных сигналов позволяет оценить азимут с ошибками Δθsp, зависящими от углов β прихода пространственных волн, называемых "высотными" ошибками азимутальных радиопеленгаторов [1]. Для выбора правил однозначного определения азимута θ и оценивания угла β наклона фронта волны источника радиосигнала и суждении о достоверности результатов пеленгования по формуле (52) с учетом (53) производят сравнение результатов оценивания азимута θR и θφ с использованием соответственно амплитудных значений разностных сигналов Ri и разностей фаз φRi между разностными сигналами (то есть с использованием амплитудных и фазовых пеленгационных характеристик), определяя при этом погрешность Δθ однозначной оценки азимута θ. Причем определение значения параметра m по формуле (53) позволяет исключить аномальные ошибки определения погрешности Δθ для азимутов ИРИ, близких к 0°. Так, например, в случае, если θR=359°, а θφ=1°, в соответствии с (53) получаем: |θR-θφ|=|359°-1°|=358°>180°=π и, соответственно, m=1 и Δθ=|358°-360°|=|2°|=2°.secondly, with the use of information on the value of the direction finding coefficient p, determined by formula (41), which allows one to resolve the ambiguity of the function arcsin (X) by adding the term taking, depending on the value of the coefficient p, one of the two
Полученное значение погрешности Δθ сравнивают с априорно известным значением максимально допустимой ошибки Δθmax определения азимута, которое определяется: во-первых, наличием вышеупомянутых ошибок "разноса", характерных для правила оценивания азимута θR по формуле (36), максимальное значение которых для наихудших случаев не превышает 0,9° и которые могут быть отнесены к систематическим ошибкам пеленгования, характеризуемым систематической средней квадратической ошибкой σθs1, значение которой, определенное по формуле "три сигма" [4], составляет: ; во-вторых, наличием систематической средней квадратической ошибки σθs2 пеленгования, обусловленной неидентичностью каналов пеленгационного измерителя, которая при современных способах калибровки каналов пеленгационного измерителя [2] составляет: σθs2≈0,5°; в-третьих, требуемым в соответствии с [3] предельно допустимым значением случайной средней квадратической ошибки σθr, обусловленной воздействием внутренних шумов пеленгационного измерителя при минимальной напряженности электромагнитного поля пеленгуемого радиосигнала, характеризующей, в соответствии с (2), предельную чувствительность радиопеленгатора, которую целесообразно выбирать из условия:The obtained error value Δθ is compared with the a priori known value of the maximum permissible error Δθ max for determining the azimuth, which is determined: firstly, by the presence of the aforementioned "separation" errors characteristic of the rule for estimating the azimuth θ R according to formula (36), the maximum value of which for the worst cases not more than 0,9 ° and that can be attributed to systematic error of direction finding, characterized systematic mean square error σ θs1, wherein the value determined by the formula "three sigma" [4], comp S THE: ; secondly, the presence of a systematic mean square error σ θs2 of direction-finding, due to the non-identity of the direction-finding meter channels, which with modern methods of calibrating direction-finding meter channels [2] is: σ θs2 ≈0.5 °; thirdly, the maximum permissible value of the random mean square error σ θr , required in accordance with [3], due to the influence of internal noise from the direction-finding meter at the minimum electromagnetic field strength of the direction-finding radio signal, which characterizes, in accordance with (2), the maximum sensitivity of the direction-finder, which is appropriate choose from the condition:
При этом, учитывая (1) и (92) с использованием критерия "три сигма" [4], значение максимально допустимой ошибки Δθmax можно получить по формуле:Moreover, taking into account (1) and (92) using the criterion of “three sigma” [4], the value of the maximum permissible error Δθ max can be obtained by the formula:
По результатам проверки выполнения условия:According to the results of the verification of the conditions:
и условия (48) выбирают правила однозначного определения азимута θ и оценивания угла β наклона фронта волны источника радиосигнала. Так, в случаях, если rξ≥rmin или rξ<rmin и Δθ≤Δθmax, оценка азимута θφ является достоверной и определение азимута θ производится по формуле (54) путем усреднения результатов оценивания азимута θR и θφ с учетом значения параметра m, определяемого по формуле (53), что позволяет уменьшить методическую составляющую ошибок пеленгования, свойственную формуле (36), в два раза. В случае, если rξ<rmin и Δθ>Δθmax, оценка азимута θφ, полученная по формуле (51), является смещенной, в связи с чем определение азимута θ производится в соответствии с (55), только с использованием оценки азимута θR. Необходимо отметить, что при выполнении условия rξ <rmin, то есть в случаях, если линия распространения электромагнитной волны близка по угловой ориентации с линией, проходящей через центр О КАР и фазовый центр одной из антенн КАР, ошибки "разноса", свойственные формуле (36), не достигают своих максимальных значений.and conditions (48) select the rules for unambiguous determination of the azimuth θ and estimation of the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source. So, in cases where r ξ ≥ r min or r ξ <r min and Δθ≤Δθ max , the azimuth θ φ is estimated and the azimuth θ is determined by formula (54) by averaging the results of the azimuth θ R and θ φ s taking into account the value of the parameter m, determined by the formula (53), which allows to reduce the methodological component of direction finding errors inherent in the formula (36) by half. If r ξ <r min and Δθ> Δθ max , the azimuth estimate θ φ obtained by formula (51) is biased, and therefore, the azimuth θ is determined in accordance with (55), only using the azimuth estimate θ R. It should be noted that under the condition r ξ <r min , that is, in cases where the propagation line of an electromagnetic wave is close in angular orientation with a line passing through the center of the CAR and the phase center of one of the CAR antennas, the “separation” errors inherent in the formula (36) do not reach their maximum values.
В случае, если rξ≥rmin с учетом взаимосвязей между измеренными значениями φR1, φR2, φR3, с одной стороны, и параметрами b, λ, θ и β, с другой стороны, описываемых выражениями (89) и (90), можно получить следующее равенство:In the case where r ξ ≥ r min , taking into account the relationships between the measured values of φ R1 , φ R2 , φ R3 , on the one hand, and parameters b, λ, θ and β, on the other hand, described by expressions (89) and (90 ), we can obtain the following equality:
С использованием известных тригонометрических преобразований и ограничивая значение функции f(х) по модулю и по уровню в соответствии с (59), что необходимо для получения действительных значений функции arccos(X) в случае возникновения ошибок определения φRi, из-за воздействия шумов и помех, из (95) получаем формулу (56) оценивания угла β наклона фронта волны источника радиосигнала без методических ошибок, обусловленных электродинамическим взаимодействием антенн и мачтового устройства.Using known trigonometric transformations and limiting the value of the function f (x) modulo and level in accordance with (59), which is necessary to obtain real values of the function arccos (X) in case of errors in determining φ Ri , due to the influence of noise and interference, from (95) we obtain the formula (56) for estimating the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source without methodological errors due to the electrodynamic interaction of the antennas and the mast device.
В случае, если rξ<rmin и Δθ≤Δθmax, оценки θR и θφ азимута, полученные по формулам (36) и (51), совпадают, что подтверждает правомочность допущения cosβ=1, используемого при определении формулы (51) с учетом (91), то есть пеленгуемый сигнал распространяется в виде поверхностной электромагнитной волны, при которой β=0, что соответствует формуле (57) оценивания угла β наклона фронта волны источника радиосигнала.If r ξ <r min and Δθ≤Δθ max , the azimuth estimates θ R and θ φ obtained by formulas (36) and (51) coincide, which confirms the validity of the assumption cosβ = 1 used in the definition of formula (51 ) taking into account (91), that is, the direction-finding signal propagates in the form of a surface electromagnetic wave at which β = 0, which corresponds to formula (57) for estimating the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source.
А в случае, если rξ<rmin и Δθ>Δθmax, оценки θR и θφ азимута, полученные по формулам (36) и (51), не совпадают, что свидетельствует о неправомочности допущения cosβ=1, используемого при определении формулы (51) с учетом (91), то есть пеленгуемый сигнал распространяется в виде пространственной электромагнитной волны, наклон фронта βsp которой не известен и может находиться в пределах (причем cosβsp<1), что соответствует формуле (58) оценивания угла β наклона фронта волны источника радиосигнала.And in the case where r ξ <r min and Δθ> Δθ max , the azimuth estimates θ R and θ φ obtained by formulas (36) and (51) do not coincide, which indicates the illegality of the assumption cosβ = 1 used in the determination formulas (51) taking into account (91), that is, the direction-finding signal propagates in the form of a spatial electromagnetic wave, the slope of the front β sp of which is not known and can be within (and cosβ sp <1), which corresponds to formula (58) for estimating the angle β of the slope of the wave front of the radio signal source.
Величина погрешности Δθ однозначной оценки азимута, определяемой по формуле (52), в случае одновременного приема пеленгуемого и помехового радиосигналов характеризуется обратно пропорциональной зависимостью от отношения напряженности поля пеленгуемого к напряженности поля помехового радиосигналов, то есть обратно пропорциональна достоверности результатов пеленгования. Необходимо отметить, что в абсолютном большинстве практически важных случаев при одновременном приеме пеленгуемого и некоррелированного с ним по фазе и направлению распространения помехового радиосигналов выполняется условие (48), что приводит к определению θ и β по формулам (54) и (56) соответственно, а по значению величины Δθ можно судить о достоверности полученных результатов пеленгования.The error Δθ of an unambiguous azimuth estimate, determined by formula (52), in the case of simultaneous reception of direction-finding and jamming radio signals, is characterized by an inverse proportion to the ratio of the direction-finding field strength to the field strength of the jamming radio signals, i.e., it is inversely proportional to the reliability of the direction finding results. It should be noted that in the vast majority of practically important cases, while receiving direction-finding and uncorrelated with it in phase and direction of propagation of interfering radio signals, condition (48) is fulfilled, which leads to the determination of θ and β using formulas (54) and (56), respectively, and the value of Δθ can be used to judge the reliability of the results of direction finding.
Совокупность полученных значений погрешности Δθ оценки азимута и вышеупомянутого параметра μ, обратно пропорциональных качеству результатов пеленгования, позволяет повысить вероятность правильного суждения о достоверности результатов определения азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала.The combination of the obtained values of the error Δθ of the azimuth estimation and the aforementioned parameter μ, inversely proportional to the quality of the direction finding results, makes it possible to increase the probability of a correct judgment on the reliability of the results of determining the azimuth θ and the angle β of the slope of the wave front of the radio source.
Радиопеленгатор, реализующий предложенный способ радиопеленгования (фиг.6), содержит три антенны 1.1, 1.2 и 1.3 (идентичные ненаправленные осесимметричные вибраторного типа), образующие в плоскости пеленгования эквидистантную кольцевую решетку, причем геометрические размеры антенн 1.1, 1.2 и 1.3 по их осям симметрии соизмеримы с длиной волны радиосигнала, а расстояние между антеннами 1.1, 1.2 и 1.3 не превышает двух третьих длины волны радиосигнала. Устройство имеет три идентичных радиоприемных блока (РПБ) 2.1, 2.2 и 2.3, выполненных с общим гетеродином, три блока измерения разности фаз (БИРФ) 3.1, 3.2 и 3.3, три блока формирования разностных сигналов (БФРС) 4.1, 4.2 и 4.3, блок формирования коэффициентов неравномерности амплитудных диаграмм направленности антенн (БФКН) 5, компаратор 6, вычислитель коэффициента однозначности пеленгования (ВКОП) 7, блок формирования однозначных амплитудных значений разностных сигналов (БФОА) 8, вычислитель шумового порогового коэффициента (ВШПК) 9, блок определения разности фаз между разностными сигналами (БОРФ) 10, амплитудный вычислитель азимута (АВА) 11, вычислитель квадратурной составляющей помехового сигнала (ВКСП) 12, фазовый вычислитель азимута (ФВА) 13, вычислитель погрешности оценки азимута (ВПОА) 14, вычислитель азимутального порогового коэффициента (ВАПК) 15, вычислитель угла места (ВУМ) 16, блок определения азимута (БОА) 17, датчик параметров вычислений (ДПВ) 18 и генератор управляющих сигналов (ГУС) 19.The direction finder that implements the proposed method of direction finding (Fig.6) contains three antennas 1.1, 1.2 and 1.3 (identical non-directional axisymmetric vibrator type) forming an equidistant annular array in the direction-finding plane, and the geometric dimensions of the antennas 1.1, 1.2 and 1.3 along their symmetry axes are comparable with a wavelength of the radio signal, and the distance between the antennas 1.1, 1.2 and 1.3 does not exceed two-thirds of the wavelength of the radio signal. The device has three identical radio receiving units (BPM) 2.1, 2.2 and 2.3, made with a common local oscillator, three phase difference measurement units (BIRF) 3.1, 3.2 and 3.3, three differential signal generating units (BFRS) 4.1, 4.2 and 4.3, a generating unit the coefficients of non-uniformity of the amplitude antenna radiation patterns (BFKN) 5,
При этом выходы антенн 1.1, 1.2 и 1.3 подсоединены к входам соответствующих РПБ 2.1, 2.2 и 2.3. Пара выходов первого РПБ 2.1 подсоединена соответственно к вторым парам входов вторых БИРФ 3.2 и БФРС 4.2 и первым парам входов БФКН 5 и третьих БИРФ 3.3 и БФРС 4.3. Пара выходов второго РПБ 2.2 подсоединена соответственно к первым парам входов первых БИРФ 3.1 и БФРС 4.1 и вторым парам входов БФКН 5 и третьих БИРФ 3.3 и БФРС 4.3. Пара выходов третьего РПБ 2.3 подсоединена соответственно к вторым парам входов первых БИРФ 3.1 и БФРС 4.1, третьей паре входов БФКН 5 и первым парам входов вторых БИРФ 3.2 и БФРС 4.2. Выходы БИРФ 3.1, БИРФ 3.2 и БИРФ 3.3 подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам БФОА 8. Первый выход первого БФРС 4.1 подсоединен к объединенным четвертому входу БФОА 8 и первым входам компаратора 6 и ВШПК 9. Первый выход второго БФРС 4.2 подсоединен к объединенным пятому входу БФОА 8 и вторым входам компаратора 6 и ВШПК 9. Первый выход третьего БФРС 4.3 подсоединен к объединенным шестому входу БФОА 8 и третьим входам компаратора 6 и ВШПК 9. Второй и третий выходы БФРС 4.2 и 4.3 подсоединены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам БОРФ 10. Первый, второй и третий выходы компаратора 6 подсоединены соответственно к седьмому, восьмому и девятому входам БФОА 8, а первый выход компаратора 6, кроме того, подсоединен к объединенным четвертому входу ВШПК 9 и первым входам ВКОП 7 и ФВА 13. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы БФКН 5 подсоединены соответственно к четвертому, пятому и шестому входам компаратора 6 и второму, третьему и четвертому входам ВКОП 7. Выход ВКОП 7 подсоединен к объединенным десятому входу БФОА 8 и второму входу ФВА 13. Первый, второй и третий выходы БФОА 8 подсоединены соответственно к объединенным седьмому входу БОРФ 10 и первым входам АВА 11 и ВКСП 12, к объединенным восьмому входу БОРФ 10 и вторым входам АВА 11 и ВКСП 12 и к объединенным девятому входу БОРФ 10 и третьим входам АВА 11 и ВКСП 12. Первый, второй и третий выходы БОРФ 10 подсоединены соответственно к объединенным третьим входам ФВА 13 и ВУМ 16, к объединенным четвертым входам ФВА 13 и ВУМ 16 и к объединенным пятым входам ФВА 13 и ВУМ 16. Выход ВШПК 9 подсоединен к объединенным первому входу БОА 17 и шестым входам ФВА 13 и ВУМ 16. Выход ФВА 13 подсоединен к объединенным первому входу ВПОА 14 и второму входу БОА 17. Выход АВА 11 подсоединен к объединенным второму входу ВПОА 14 и третьему входу БОА 17. Выход ВПОА 14 подсоединен к первому входу ВАПК 15. Выход ВАКП 15 подсоединен к объединенным седьмому входу ВУМ 16 и четвертому входу БОА 17. Первый выход ДПВ 18 подсоединен к объединенным одиннадцатому входу БФОА 8, седьмому входу ФВА 13 и первому входу ВУМ 16. Второй выход ДПВ 18 подсоединен к объединенным двенадцатому входу БФОА 8, восьмому входу ФВА 13 и второму входу ВУМ 16. Третий, четвертый и пятый выходы ДПВ 18 подсоединены соответственно к пятому входу ВКОП 7, пятому входу ВШПК 9 и второму входу ВАПК 15. Выход ГУС 19 подсоединен к управляющим входам ДПВ 18 и РПБ 2.1, 2.2 и 2.3. Выходы БОА 17 и ВУМ 16 являются выходами значений соответственно азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала, а выходы ВКСП 12 и ВПОА 14 являются выходами параметров достоверности результатов пеленгования μ и Δθ соответственно.The outputs of the antennas 1.1, 1.2 and 1.3 are connected to the inputs of the corresponding RPM 2.1, 2.2 and 2.3. The pair of outputs of the first BPM 2.1 is connected respectively to the second pairs of inputs of the second BIRF 3.2 and BFRS 4.2 and the first pairs of inputs of the
Радиопеленгатор (фиг.6), реализующий предложенный способ радиопеленгования, работает следующим образом.The direction finder (Fig.6), which implements the proposed method of direction finding, works as follows.
Радиосигналы, принятые идентичными антеннами 1.1, 1.2 и 1.3, описываемые вышеприведенными выражениями (3), с их выходов поступают на входы соответствующих РПБ 2.1, 2.2 и 2.3. По команде, поступающей с выхода ГУС 19, сигналы , поступившие на входы РПБ 2.1, 2.2 и 2.3, подвергаются типовым для современных радиоприемных блоков преобразованиям: синхронной фильтрации в полосе частот ΔF, усилению, преобразованию на промежуточную частоту с идентичными общими комплексными коэффициентами передачи, получаемыми либо с использованием идентичных РПБ, либо с использованием результатов калибровки неидентичности общих комплексных коэффициентов передачи РПБ, синхронному преобразованию сигналов промежуточной частоты в цифровые сигналы путем дискретизации по уровню и времени принимаемых сигналов Ui(mdΔt) и осуществления дискретного преобразования Фурье (в частности - быстрого преобразования Фурье (БПФ)) с получением действительной и мнимой составляющих сигналов, являющихся цифровыми эквивалентами принимаемых радиосигналов [11. Марпл мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 584 с.]:The radio signals received by the identical antennas 1.1, 1.2 and 1.3, described by the above expressions (3), from their outputs go to the inputs of the corresponding RPMs 2.1, 2.2 and 2.3. On command from the output of the GUS 19, the signals received at the inputs of the RPM 2.1, 2.2, and 2.3 are subjected to transformations typical of modern radio receiver units: synchronous filtering in the ΔF frequency band, amplification, conversion to an intermediate frequency with identical common complex transmission coefficients, obtained either using identical RPMs or using the results Calibration of the non-identity of the overall complex transmission coefficients of the BPM, the synchronous conversion of intermediate frequency signals into digital signals by sampling by the level and time of the received signals U i (m d Δt) and performing a discrete Fourier transform (in particular, a fast Fourier transform (FFT)) to obtain a valid and imaginary component signals, which are digital equivalents of the received radio signals [11. Marple ml S.L. Digital spectral analysis and its applications: Per. from English - M .: Mir, 1990. - 584 p.]:
где Δt - интервал равномерной дискретизации сигналов по времени;where Δt is the interval of uniform sampling of signals over time;
- объем обрабатываемого массива временных отсчетов радиосигналов; - volume of the processed array of time samples of radio signals;
ΔT - требуемое (допустимое при фильтрации сигналов в полосе частот ΔF) время наблюдения радиосигналов;ΔT is the required (acceptable when filtering signals in the ΔF frequency band) time of observation of radio signals;
md=0, 1, ...М-1 - порядковые номера временных отсчетов радиосигналов;m d = 0, 1, ... M-1 - serial numbers of time samples of radio signals;
kω=0, 1, ...М-1 - номер спектральных составляющих радиосигналов.k ω = 0, 1, ... M-1 is the number of spectral components of the radio signals.
При этом после осуществления преобразования Фурье согласно вышеупомянутому выражению принятые радиосигналы представляются в виде М комплексных спектральных составляющих, частотное расстояние между которыми, то есть фактически частотное разрешение, составляет . В дальнейшем для упрощения обработки используют только М/2 комплексных спектральных составляющих, а остальные М/2 спектральных составляющих, соответствующих отрицательным частотам, полагают равными нулю. Таким образом, прием совокупности радиосигналов, отфильтрованных РПБ 2.1, 2.2 и 2.3 в широкой полосе частот ΔF с последующим разделением по частоте методом преобразования Фурье эквивалентен одновременному приему сигналов в соответствующих элементарных частотных каналах (ЭЧК) с шириной полосы и общим количеством М/2. Указанное обстоятельство обеспечивает получение высокой чувствительности РПБ (за счет уменьшения действующего значения напряжения Ueff внутреннего шума, обратно пропорционального величине ) при одновременном увеличении быстродействия радиопеленгатора и повышении частотной избирательности РПБ. Необходимо отметить, что для реализации предложенного способа пеленгования возможно также осуществление поочередной синхронной фильтрации и преобразования сигналов в последовательных парах РПБ 2.1 и РПБ 2.2, РПБ 2.2 и РПБ 2.3 и, наконец, РПБ 2.3 и РПБ 2.1 последовательно в интервалах ΔT1, ΔT2 и ΔT3 времени наблюдения сигналов соответственно. В этом случае совокупность трех РПБ 2.1, 2.2 и 2.3 может быть реализована с использованием соответствующей коммутации входов и выходов только двух физически существующих РПБ, однако, при этом минимально необходимое для осуществления пеленгования общее время ΔTΣ наблюдения сигналов по сравнению с временем ΔT наблюдения сигналов при реализации способа пеленгования с синхронными фильтрацией и преобразованием сигналов одновременно в трех РПБ 2.1, 2.2 и 2.3 увеличивается в три раза: ΔTΣ=ΔT1+ΔT2+ΔT3=3ΔT.Moreover, after the Fourier transform is carried out according to the above expression, the received radio signals are represented as M complex spectral components, the frequency distance between which, that is, in fact the frequency resolution, is . In the future, to simplify the processing, only M / 2 complex spectral components are used, and the remaining M / 2 spectral components corresponding to negative frequencies are assumed to be zero. Thus, the reception of a set of radio signals filtered by RPB 2.1, 2.2 and 2.3 in a wide frequency band ΔF, followed by frequency separation by the Fourier transform method, is equivalent to the simultaneous reception of signals in the corresponding elementary frequency channels (ECH) with a bandwidth and the total number of M / 2. This circumstance ensures the high sensitivity of the RPM (by reducing the effective value of the voltage U eff of internal noise inversely proportional to ) while increasing the speed of the direction finder and increasing the frequency selectivity of the RPM. It should be noted that for the implementation of the proposed method of direction finding, it is also possible to carry out alternate synchronous filtering and signal conversion in serial pairs of RPM 2.1 and RPM 2.2, RPM 2.2 and RPM 2.3 and, finally, RPM 2.3 and RPM 2.1 sequentially in the intervals ΔT 1 , ΔT 2 and ΔT 3 signal observation time, respectively. In this case, the combination of three RPMs 2.1, 2.2, and 2.3 can be implemented using the corresponding switching inputs and outputs of only two physically existing RPMs, however, the minimum signal observation time ΔT Σ required for direction finding as compared with the signal observation time ΔT at the implementation of the direction finding method with synchronous filtering and signal conversion simultaneously in three RPMs 2.1, 2.2 and 2.3 increases three times: ΔT Σ = ΔT 1 + ΔT 2 + ΔT 3 = 3ΔT.
Действительные и мнимые спектральные составляющие сигналов с пары выходов РПБ 2.1 поступают одновременно на вторые пары входов БИРФ 3.2 и БФРС 4.2 и первые пары входов БФКН 5, БИРФ 3.3 и БФРС 4.3. Действительные и мнимые спектральные составляющие сигналов с пары выходов РПБ 2.2 поступают одновременно на первые пары входов БИРФ 3.1 и БФРС 4.1 и вторые пары входов БФКН 5, БИРФ 3.3 и БФРС 4.3. Действительные и мнимые спектральные составляющие сигналов с пары выходов РПБ 2.3 поступают одновременно на вторые пары входов БИРФ 3.1 и БФРС 4.1, третью пару входов БФКН 5 и первые входов БИРФ 3.2 и БФРС 4.2.Valid and imaginary the spectral components of the signals from the pair of outputs of the RPB 2.1 arrive simultaneously to the second pairs of inputs of the BIRF 3.2 and BFRS 4.2 and the first pairs of inputs of the
В БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 одновременно или поочередно по формуле (30) производится определение разностей фаз соответственно φ1, φ2 и φ3 между парами сигналов, одновременно поступившими соответственно на их первые и вторые пары входов.In BIRF 3.1, 3.2 and 3.3, simultaneously or alternately by formula (30), the phase differences are determined, respectively, φ 1 , φ 2 and φ 3 between pairs of signals simultaneously received respectively at their first and second pairs of inputs.
В БФРС 4.1, 4.2 и 4.3 одновременно или поочередно по формулам (34) и (35) производится формирование разностных сигналов соответственно , и и их амплитудных значений r1, r2 и r3 с использованием пар сигналов, одновременно поступившим соответственно на их первые и вторые пары входов.In BFRS 4.1, 4.2 and 4.3, at the same time or alternately according to formulas (34) and (35), the formation of difference signals is performed, respectively , and and their amplitude values r 1 , r 2 and r 3 using pairs of signals simultaneously received respectively at their first and second pairs of inputs.
В БФКН 5 по формулам (37), (38) и (39) производится определение амплитудных значений u1, u2 и u3 сигналов, принятых антеннами 1.1, 1.2 и 1.3, и формирование коэффициентов Р1, Р2, Р3, К1, К2, К3 неравномерности диаграмм направленности антенн с использованием пар сигналов, одновременно или поочередно поступивших на три пары входов БФКН5.In
Сигналы, соответствующие измеренным разностям фаз φ1, φ2 и φ3, с выходов БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 соответственно поступают на первый, второй и третий входы БФОА 8. Сигналы, соответствующие сформированным амплитудным значениям r1, r2 и r3 разностных сигналов, с первых выходов БФРС 4.1, 4.2 и 4.3 поступают соответственно на объединенные четвертый вход БФОА 8 и первые входы компаратора 6 и ВШПК 9, на объединенные пятый вход БФОА 8 и вторые входы компаратора 6 и ВШПК 9 и на объединенные шестой вход БФОА 8 и третьи входы компаратора 6 и ВШПК 9. А сигналы, соответствующие действительным и мнимым спектральным составляющим разностных сигналов (i=1, 2, 3) соответственно с вторых и третьих выходов БФРС 4.1, 4.2 и 4.3 поступают соответственно на первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы БОРФ 10.The signals corresponding to the measured phase differences φ 1 , φ 2 and φ 3 from the outputs of BIRF 3.1, 3.2 and 3.3, respectively, are supplied to the first, second and third inputs of
Сигналы, соответствующие сформированным коэффициентам Р1, Р2 и Р3 неравномерности диаграмм направленности антенн, с первого, второго и третьего выходов БФКН 5 поступают соответственно на четвертый, пятый и шестой входы компаратора 6, где из трех значений индексов 1,2 или 3 порядковых номеров антенн выбираются одно значение ξ, одно значение γ и одно значение ν, не равные между собой, для которых выполняется условие (40). Сигнал, соответствующий выбранному значению ξ индекса номера антенны, с первого выхода компаратора 6 поступает на объединенные седьмой вход БФОА 8, четвертый вход ВШПК 9 и первые входы ВКОП 7 и ФВА 13, а сигналы, соответствующие выбранным значениям γ и ν индексов номеров антенн, с второго и третьего выходов компаратора 6 поступают соответственно на восьмой и девятый входы БФОА 8.The signals corresponding to the generated coefficients P 1 , P 2 and P 3 of the irregularity of the antenna patterns from the first, second and third outputs of the
Сигналы, соответствующие сформированным коэффициентам К1, К2 и К3 неравномерности диаграмм направленности антенн, с четвертого, пятого и шестого выходов БФКН 5 поступают соответственно на второй, третий и четвертый входы ВКОП 7, на пятый вход которого с третьего выхода ДПВ 18 поступает сигнал, соответствующий априорно известному среднему значению Кmid коэффициентов неравномерности диаграмм направленности антенн в составе решетки. В ВКОП 7 по формуле (41) производится определение коэффициента р однозначности пеленгования. Сигнал, соответствующий значению коэффициента р однозначности пеленгования, с выхода ВКОП 7 поступает на объединенные десятый вход БФОА 8 и второй вход ФВА 13. Сигнал, соответствующий значению расстояния b между антеннами, с первого выхода ДПВ 18 поступает на объединенные одиннадцатый вход БФОА 8, седьмой вход ФВА 13 и первый вход ВУМ 16.The signals corresponding to the generated coefficients K 1 , K 2 and K 3 of the irregularity of the antenna patterns from the fourth, fifth and sixth outputs of the
По команде, поступающей с выхода ГУС 19 на управляющий вход ДПВ 18, в ДПВ 18 формируется сигнал, соответствующий длине волны λ радиосигнала, который со второго выхода ДПВ 18 поступает на объединенные двенадцатый вход БФОА 8, восьмой вход ФВА 13 и второй вход ВУМ 16.By the command from the output of the ГУС 19 to the control input of the
В БФОА 8 производится формирование трех однозначных амплитудных значений разностных сигналов R1, R2 и R3 по формуле (42), если b≤0,3λ, или по формуле (44), если b>0,3λ. Сигналы, соответствующие сформированным трем однозначным амплитудным значениям разностных сигналов R1 R2 и R3, с первого, второго и третьего выходов БФОА 8 поступают соответственно на объединенные седьмой вход БОРФ 10 и первые входы АВА 11 и ВКСП 12, на объединенные восьмой вход БОРФ 10 и вторые входы АВА 11 и ВКСП 12 и на объединенные девятый вход БОРФ 10 и третьи входы АВА 11 и ВКСП 12.In
В БОРФ 10 по формуле (46) определяются разности фаз φR1, φR2 и φR3 между разностными сигналами, а сигналы, соответствующие сформированным разностям фаз φR1, φR2 и φR3, с первого, второго и третьего выходов БОРФ 10 поступают соответственно на объединенные третьи, на объединенные четвертые и объединенные пятые входы ФВА 13 и ВУМ 16.In
Сигнал, соответствующий априорно известной минимальной амплитуде rmin разностных сигналов, с четвертого выхода ДПВ 18 поступает на пятый вход ВШПК 9, где по формуле (48) проводится проверка выполнения условия превышения минимальной амплитуды rξ разностных сигналов относительно априорно известной минимальной амплитуды rmin разностных сигналов. Сигнал, соответствующий результату проверки выполнения условия (48) в виде логической единицы, если условие (48) выполняется, или логического нуля, если условие (48) не выполняется, с выхода ВШПК 9 поступает на объединенные шестые входы ФВА 13 и ВУМ 16 и первый вход БОА 17.The signal corresponding to the a priori known minimum amplitude r min of difference signals from the fourth output of the
В ФВА 13 производится определение азимута θφ источника радиосигнала с использованием разностей фаз φR1, φR2 и φR3 между разностными сигналами по формуле (50) в случае, если на шестой вход ФВА 13 поступает сигнал логической единицы, или по формуле (51) в случае, если на шестой вход ФВА 13 поступает сигнал логического нуля.In
Сигнал, соответствующий азимуту θ источника радиосигнала, с выхода ФВА 13 поступает на объединенные первый вход ВПОА 14 и второй вход БОА 17.The signal corresponding to the azimuth θ of the radio source from the output of the
В АВА 11 производится определение азимута θR источника радиосигнала с использованием однозначных амплитудных значений разностных сигналов R1, R2 и R3 по формуле (36). Сигнал, соответствующий азимуту θR источника радиосигнала, с выхода АВА 11 поступает на объединенные второй вход ВПОА 14 и третий вход БОА 17.In
В ВПОА 14 по формуле (52) производится определение погрешности Δθ оценки азимута. Сигнал, соответствующий погрешности Δθ оценки азимута, с выхода ВПОА 14 поступает на первый вход ВАПК 15, на второй вход которого с пятого выхода ДПВ 18 поступает сигнал, соответствующий априорно известному значению максимально допустимой ошибки Δθmax определения азимута.In
В ВАПК 15 формируется сигнал в виде логической единицы в случае, если Δθ≤Δθmax, или сигнал в виде логического нуля в случае, если Δθ>Δθmax, который с выхода ВАПК 15 поступает на объединенные седьмой вход ВУМ 16 и четвертый вход БОА 17.In VAPK 15, a signal is generated in the form of a logical unit if Δθ≤Δθ max , or a signal in the form of a logical zero if Δθ> Δθ max , which from the output of VAPK 15 is fed to the combined seventh input of the
В БОА 17 производится определение азимута θ источника радиосигнала по формуле (54) в случае, если хотя бы на один из его первого или четвертого входов поступает сигнал логической единицы, или по формуле (55) в случае, если на его первый и второй входы поступают сигналы логического нуля.In
В ВУМ 16 производится оценивание угла β наклона фронта волны источника радиосигнала по формуле (56) в случае, если на его шестой вход поступает сигнал логической единицы, по формуле (57), если на его шестой вход поступает сигнал логического нуля, а на седьмой вход - сигнал логической единицы, или по формуле (58) в случае, если на его шестой и седьмой входы поступают сигналы логического нуля.In
В ВКСП 12 по формуле (47) производится определение значения параметра μ, характеризующего наличие квадратурной составляющей помехового сигнала.In
Сигналы с входов БОА 17 и ВУМ 16 соответствуют значениям соответственно азимута θ и угла β наклона фронта волны источника радиосигнала, полученным радиопеленгатором, а сигналы с выходов ВКСП 12 и ВПОА 14 соответствуют значениям соответственно параметра μ и погрешности Δθ определения азимута источника радиосигнала, по которым судят о достоверности результатов пеленгования источников радиоизлучения.The signals from the inputs of the
В радиопеленгаторе, реализующем предложенный способ радиопеленгования, используются известные типовые для радиоприемных устройств блоки, различные варианты осуществления которых описаны в ряде научно-технических источников информации. Конкретные функциональные схемы отдельных блоков могут отличаться функциональными схемами их выполнения, конструктивной и элементной базами, связями между функциональными элементами, однако обобщенная функциональная схема (фиг.6), описывающая заявленное устройство независимым пунктом формулы, сохраняется.In the direction finder that implements the proposed method of direction finding, the known typical blocks for radio receivers are used, various embodiments of which are described in a number of scientific and technical information sources. Specific functional diagrams of individual blocks may differ in functional diagrams of their execution, structural and elemental bases, relationships between functional elements, however, the generalized functional diagram (Fig. 6), which describes the claimed device by an independent claim, is preserved.
Рекомендуемое при конструктивном исполнении осесимметричных антенн 1.1, 1.2 и 1.3 вибраторного типа отношение геометрических размеров 2la по их осям симметрии к расстоянию b между антеннами в составе плоской эквидистантной трехэлементной КАР составляет , где la - длина "плеча" для симметричных антенн, размещаемых на мачтовом устройстве, и общая длина для несимметричных антенн вибраторного типа, размещаемых на плоской подстилающей поверхности. При вышеупомянутом отношении и выборе отношения диаметра da осесимметричных антенн вибраторного типа к геометрическому размеру 2la антенн по их осям симметрии в пределах рекомендуемые средние значения Кmid диаграмм направленности антенн в составе решетки выбираются в пределах 0,8≤Кmid≤1,1 соответственно, которые для дополнительного улучшения качества функционирования радиопеленгатора могут быть уточнены в пределах (5÷10)% в зависимости от отношения высоты мачтового устройства к длине волны λ радиосигналов, от отношения и от характеристик конкретных известных типовых схем согласующе-симметрирующих устройств, применяемых в антенной технике.The ratio of the geometric dimensions 2l a along the axis of symmetry to the distance b between the antennas in a flat equidistant three-element CAR is recommended for the design of axisymmetric antennas 1.1, 1.2 and 1.3 of the vibrator type. where l a is the length of the "shoulder" for symmetrical antennas placed on the mast device, and the total length for asymmetric antennas of a vibrator type placed on a flat underlying surface. With the above relation and choosing the ratio of the diameter d a of the axisymmetric antennas of the vibrator type to the geometric size 2l a of the antennas along their symmetry axes within recommended average values of K mid radiation patterns of the antennas in the array are selected in the range of 0.8 ≤ K mid ≤ 1.1, respectively, which, to further improve the quality of the operation of the direction finder, can be refined within (5 ÷ 10)% depending on the ratio of the mast height devices to the wavelength λ of radio signals, from the ratio and from the characteristics of specific known typical patterns of matching-balancing devices used in antenna technology.
Функциональные схемы выполнения РПБ 2.1, 2.2 и 2.3, БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3, БФРС 4.1, 4.2 и 4.3, ГУС 19 и ДПВ 18, взаимосвязи между вышеупомянутыми блоками и временные диаграммы их функционирования не отличаются от схем, взаимосвязей и временных диаграмм аналогичных блоков ближайшего аналога и других вышеупомянутых аналогов.Functional diagrams of RPB 2.1, 2.2 and 2.3, BIRF 3.1, 3.2 and 3.3, BFRS 4.1, 4.2 and 4.3, GUS 19 and
При этом на первом выходе ДПВ 18 формируется сигнал, соответствующий расстоянию b между антеннами 1.1, 1.2 и 1.3 эквидистантной трехэлементной КАР. На втором выходе ДПВ 18 в зависимости от частоты f, на которую настраиваются РПБ 2.1, 2.2 и 2.3, по команде, поступающей с выхода ГУС 19 на управляющий вход ДПВ 18, формируется сигнал, соответствующий длине волны причем значения λ должны удовлетворять условию λ≤1,5b. На третьем выходе ДПВ 18 формируется сигнал, соответствующий вышеупомянутому рекомендуемому среднему значению Кmid. На четвертом выходе ДПВ 18 формируется сигнал, соответствующий минимальной амплитуде rmin, определяемой по формуле (49). При этом, с учетом (2) и (14), в зависимости от отношения b/λ, изменяющегося, например, в пределах при случайной СКО σθr=1° значение qmin выбирается в пределах 40≤qmin≤10 соответственно, а при σθr=2° - в пределах 20≤qmin≤5 соответственно. Действующее значение напряжения внутреннего шума Ueff каналов формирования разностных сигналов, как отмечалось ранее, зависит от технической реализации РПБ 2.1, 2.2 и 2.3 и определяется с учетом известной формулы Найквиста для одного радиоприемного канала и с учетом увеличения в раз напряжения внутреннего шума из-за использования для формирования разностных сигналов двух радиоприемных каналов, шумы в которых некоррелированы, в соответствии с выражением:At the same time, at the first output of the
где k0=1,38·10-23 Вт/(Гц·К) - постоянная Больцмана;where k 0 = 1.38 · 10 -23 W / (Hz · K) is the Boltzmann constant;
Т0=288 К - стандартная абсолютная температура;T 0 = 288 K - standard absolute temperature;
Nш - коэффициент шума РПБ 2.1,2.2 и 2.3;N W - noise figure RPB 2.1,2.2 and 2.3;
Rвх - входное сопротивление РПБ 2.1, 2.2 и 2.3;R I - input impedance RPB 2.1, 2.2 and 2.3;
Δf - полоса элементарного частотного канала РПБ 2.1, 2.2 и 2.3.Δf is the band of the elementary frequency channel RPB 2.1, 2.2 and 2.3.
Так, при типовых значениях радиоприемных устройств Nш=10,Rвх=50 Ом и Δf=2 кГц из (97) получаем:So, with typical values of radio receivers N w = 10, R in = 50 Ohm and Δf = 2 kHz from (97) we get:
С учетом вышеизложенного, например, при σθr=1° в зависимости от отношения , изменяющегося, в частности, в пределах рекомендуемые значения rmin составляют:In view of the foregoing, for example, at σ θr = 1 ° depending on the ratio varying, in particular, within Recommended r min values are:
На пятом выходе ДПВ 18 формируется сигнал, соответствующий априорно известному значению максимально допустимой ошибки Δθmax определения азимута, рекомендуемое в соответствии с (93) значение которого составляет (2÷2,5)°.At the fifth output of the
Функциональная схема варианта реализации БФКН 5 (фиг.7) содержит три функциональных преобразователя (ФП) 20.1, 20.2 и 20.3 вида пары входов которых являются соответственно первой (Вх.11 и Вх.12), второй (Вх.21 и Вх.22) и третьей (Вх.31 и Вх.32) парами входов БФКН 5, три элемента сравнения (ЭС) 21.1, 21.2 и 21.3, три умножителя 22.1, 22.2 и 22.3, три сумматора 23.1.23.2 и 23.3, три коммутатора 24.1, 24.2 и 24.3, шесть делителей 25.1. 25.2, 25.3, 25.4, 25.5 и 25.6, выходы которых являются соответственно первым (Вых.1), вторым (Вых.2), третьим (Вых.3), четвертым (Вых.4), пятым (Вых.5) и шестым (Вых.6) выходами БФКН 5, и датчик 26 числа 2. Причем выход ФП 20.1 подсоединен к объединенным первым входам коммутатора 24.3, ЭС 21.3, умножителя 22.1 и сумматора 23.3 и вторым входам коммутатора 24.2, ЭС 21.2 и сумматора 23.2. Выход ФП 20.2 подсоединен к объединенным первым входам коммутатора 24.1, ЭС 21.1, сумматора 23.1 и умножителя 22.2 и вторым входам коммутатора 24.3, ЭС 21.3 и сумматора 23.3. Выход ФП 20.3 подсоединен к объединенным первым входам коммутатора 24.2, ЭС 21.2, сумматора 23.2 и умножителя 22.3 и вторым входам коммутатора 24.1, ЭС 21.1 и сумматора 23.1. Выходы ЭС 21.1, 21.2 и 21.3 подсоединены к управляющим входам коммутаторов 24.1, 24.2 и 24.3 соответственно, пары выходов которых подсоединены соответственно к парам входов делителей 25.1, 25.2 и 25.3. Выход датчика 26 подсоединен к объединенным вторым входам умножителей 22.1, 22.2 и 22.3, выходы которых подсоединены к первым входам делителей 25.4, 25.5 и 25.6 соответственно, вторые входы которых подсоединены к выходам сумматоров 23.1, 23.2 и 23.3 соответственно. Необходимо отметить, что параметрами X1 и X2 обозначена пара сигналов, поступающих на соответствующую пару входов ФП 20.1, 20.2 и 20.3 вида Functional diagram of an embodiment of BFKN 5 (Fig. 7) contains three functional converters (FP) 20.1, 20.2 and 20.3 of the form pairs of inputs of which are respectively the first (Vkh.11 and Vkh.12), the second (Vkh.21 and Vkh.22) and the third (Vkh.31 and Vkh.32) pairs of
БФКН 5 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие действительной и мнимой составляющим первого (i=1), второго (i=2) и третьего (i=3) сигналов и с пар входов Вх.11 и Вх.12, Вх.21 и Вх.22, Вх.31 и Вх.32 БФКН 5 поступают на пары входов ФП 20.1, 20.2 и 20.3 соответственно, где производится формирование сигналов, соответствующих их амплитудным значениям u1, u2 и u3 соответственно. Сигнал с выхода ФП 20.1 поступает на объединенные первые входы коммутатора 24.3, ЭС 21.3, умножителя 22.1, сумматора 23.3 и вторые входы коммутатора 24.2, ЭС 21.2 и сумматора 23.2. Сигнал с выхода ФП 20.2 поступает на объединенные первые входы коммутатора 24.1. ЭС 21.1, сумматора 23.1, умножителя 22.2 и вторые входы коммутатора 24.3, ЭС 21.3 и сумматора 23.3. Сигнал с выхода ФП 20.3 поступает на объединенные первые входы коммутатора 24.2, ЭС 21.2, сумматора 23.2, умножителя 22.3 и вторые входы коммутатора 24.1, ЭС 21.1 и сумматора 23.1. В ЭС 21.1, 21.2 и 21.3 производится сравнение амплитуд сигналов, поступивших на их пары входов, и в случаях, если амплитуды сигналов, поступивших на их первые входы, не меньше амплитуд сигналов, поступивших на их вторые входы, на выходах соответствующих ЭС формируются сигналы логических единиц, а в противном случае - сигналы логических нулей. Сигналы с выходов ЭС 21.1. 21.2 и 21.3 поступают на управляющие входы соответственно коммутаторов 24.1. 24.2 и 24.3, в каждом из которых производится соединение первого и второго входа соответственно с первым и вторым выходом в случае, если на его управляющий вход поступает сигнал логической единицы, или соединение первого и второго входа соответственно с вторым и первым выходом в случае, если на его управляющий вход поступает сигнал логического нуля. Сигналы, поступившие на пары входов коммутаторов 24.1, 24.2 и 24.3, с их пар выходов поступают на пары входов делителей 25.1, 25.2 и 25.3 соответственно, в каждом из которых производится формирование сигнала, равного отношению амплитуды сигнала, поступившего на первый вход, к амплитуде сигнала, поступившего на его второй вход. Кроме того, сигнал с выхода датчика 26 поступает на объединенные вторые входы умножителей 22.1. 22.2 и 22.3, в каждом из которых формируется сигнал, соответствующий произведению сигналов, поступивших на их пары входов. Сигналы с выходов умножителей 22.1, 22.2 и 22.3 поступают на первые входы делителей 25.4. 25.5 и 25.6. В сумматорах 23.1. 23.2 и 23.3 производится суммирование сигналов, поступивших на их пары входов и, далее, просуммированные сигналы с выходов сумматоров 23.1, 23.2 и 23.3 поступают на вторые входы соответственно делителей 25.4, 25.5 и 25.6, в каждом из которых производится формирование сигнала, равного отношению амплитуды сигнала, поступившего на первый вход, к амплитуде сигнала, поступившего на его второй вход. На выходах делителей 25.1, 25.2, 25.3, 25.4, 25.5 и 25.6, являющихся первым (Вых.1), вторым (Вых.2), третьим (Вых.3), четвертым (Вых.4), пятым (Вых.5) и шестым (Вых.6) выходами БФКН 5, формируются сигналы, соответствующие коэффициентам P1, P1, Р3, K1, K2 и К3 неравномерности диаграмм направленности антенн в составе решетки соответственно.
Функциональная схема варианта реализации компаратора 6 (фиг.8) содержит три умножителя 27.1, 27.2 и 27.3, первые и вторые входы которых являются соответственно первым (Вх.1) и четвертым (Вх.4), вторым (Вх.2) и пятым (Вх.5), третьим (Вх.3) и шестым (Вх.6) входами компаратора 6, три датчика 28, 29 и 30 чисел 1.2 и 3 соответственно, три элемента сравнения (ЭС) 31.1. 31.2 и 31.3, три коммутатора 32.1, 32.2 и 32.3, шесть элементов "И" (ЭИ) 33.1, 33.2, 33.3, 33.4, 33.5 и 33.6, причем объединенные выходы ЭИ 33.1, 33.2 и 33.3 и объединенные выходы ЭИ 33.4, 33.5 и 33.6 являются соответственно первым (Вых.1) и третьим (Вых.3) выходами компаратора 6, шесть элементов "НЕ" (ЭНЕ) 34.1, 34.2, 34.3, 34.4, 34.5 и 34.6 и три дополнительных элемента "И" (ЭИ) 35.1, 35.2 и 35.3, объединенные выходы которых являются вторым выходом (Вых.2) компаратора 6. Причем выходы умножителей 27.1. 27.2 и 27.3 подсоединены соответственно к объединенным первым входам ЭС 31.1 и 31.2, к объединенным второму входу ЭС 31.1 и первому входу ЭС 31.3 и к объединенным вторым входам ЭС 31.2 и ЭС 31.3. Выход датчика 28 подсоединен к объединенным первым входам коммутаторов 32.1 и 32.2 и ЭНЕ 34.1 и 34.2. Выход датчика 29 подсоединен к объединенным второму входу коммутатора 32.1 и первым входам коммутатора 32.3 и ЭНЕ 34.3 и 34.4. Выход датчика 30 подсоединен к объединенным первым входам ЭНЕ 34.5 и 34.6 и вторым входам коммутаторов 32.2 и 32.3. Выходы ЭС 31.1, 31.2 и 31.3 подсоединены к управляющим входам коммутаторов 32.1, 32.2 и 32.3 соответственно. Первый и второй выходы коммутатора 32.1 подсоединены соответственно к объединенным первым входам ЭИ 33.1 и 33.2 и к объединенным первым входам ЭИ 33.4 и 33.5. Первый и второй выходы коммутатора 32.2 подсоединены соответственно к объединенным второму входу ЭИ 33.1 и первому входу ЭИ 33.3 и к объединенным второму входу ЭИ 33.4 и первому входу ЭИ 33.6. Первый и второй выходы коммутатора 32.2 подсоединены соответственно к объединенным вторым входам ЭИ 33.2 и 33.3 и к объединенным вторым входам ЭИ 33.5 и 33.6. Кроме того, объединенные выходы ЭИ 33.4, 33.5 и 33.6 подсоединены к объединенным вторым входам ЭНЕ 34.2, 34.4 и 34.6. И, наконец, выходы ЭНЕ 34.1 и 34.2, 34.3 и 34.4, 34.5 и 34.6 подсоединены соответственно к парам входов ЭИ 35.1, 35.2 и 35.3.The functional diagram of an embodiment of the comparator 6 (Fig. 8) contains three multipliers 27.1, 27.2 and 27.3, the first and second inputs of which are respectively the first (Bx.1) and fourth (Bx.4), second (Bx.2) and fifth ( Vkh.5), the third (Vkh.3) and the sixth (Vkh.6) inputs of the
Компаратор 6 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие амплитудам r1, r2 и r3 разностных сигналов и коэффициентам P1, P2 и Р3 неравномерности диаграмм направленности антенн, в составе решетки с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5 и Вх.6 компаратора 6 поступают соответственно на первые входы умножителей 27.1, 27.2 и 27.3 и вторые входы умножителей 27.1. 27.2 и 27.3, в которых производится перемножение сигналов, поступивших на их пары входов. Сигналы с выходов умножителей 27.1. 27.2 и 27.3 поступают соответственно на объединенные первые входы ЭС 31.1 и 31.2, на объединенные второй вход ЭС 31.1 и первый вход ЭС 31.3 и на объединенные вторые входы ЭС 31.2 и ЭС 31.3. В каждом из ЭС 31.1, 31.2 и 31.3 формируется сигнал логической единицы в случае, если амплитуда сигнала, поступившего на его первый вход, не превышает амплитуду сигнала, поступившего на его второй вход, или сигнал логического нуля в противном случае. Сигналы с выходов ЭС 31.1, 31.2 и 31.3 поступают на управляющие входы коммутаторов 32.1. 32.2 и 32.3 соответственно. Сигнал, соответствующий числу 1, с выхода датчика 28 поступает на объединенные первые входы коммутаторов 32.1 и 32.2 и ЭНЕ 34.1 и 34.2. Сигнал, соответствующий числу 2, с выхода датчика 29 поступает на объединенные второй вход коммутатора 32.1 и первый входы коммутатора 32.3 и ЭНЕ 34.3 и 34.4. Сигнал, соответствующий числу 3, с выхода датчика 30 поступает на объединенные первые входы ЭНЕ 34.5 и 34.6 и вторые входы коммутаторов 32.2 и 32.3. В каждом из коммутаторов 32.1, 32.2 и 32.3 в случае поступления на его управляющий вход сигнала логической единицы производится подсоединение его первого и второго входа соответственно к первому и второму выходам. Далее сигналы с первого и второго выходов коммутатора 32.1 поступают соответственно на объединенные первые входы ЭИ 33.1 и 33.2 и на объединенные первые входы ЭИ 33.4 и 33.5, сигналы с первого и второго выходов коммутатора 32.2 поступают соответственно на объединенные второй вход ЭИ 33.1 и первый вход ЭИ 33.3 и на объединенные второй вход ЭИ 33.4 и первый вход ЭИ 33.6, а сигналы с первого и второго выходов коммутатора 32.3 поступают соответственно на объединенные вторые входы ЭИ 33.2 и 33.3 и на объединенные вторые входы ЭИ 33.5 и 33.6. В каждом из ЭИ 33.1, 33.2. 33.3, 33.4, 33.5 и 33.6 производится подсоединение одного из его входов (например, первого) к выходу в случае, если сигналы, поступившие на его входы, равны между собой, а в противном случае ни один из входов к его выходу не подсоединяется. Сигнал с выхода одного из трех ЭИ 33.1, 33.2 и 33.3, соответствующий выбранному значению ξ порядкового номера антенны, поступает на первый выход (Вых.1) компаратора 6 и одновременно на объединенные вторые входы ЭНЕ 34.1. 34.3 и 34.5. Сигнал с выхода одного из ЭИ 33.4. 33.5 или 33.6, соответствующий выбранному значению ν порядкового номера антенн, поступает на третий выход (Вых.3) компаратора 6 и одновременно на объединенные вторые входы ЭНЕ 34.2, 34.4 и 34.6. В каждом из ЭНЕ 34.1, 34.2, 34.3, 34.4, 34.5 и 34.6 производится подсоединение первого из его входов к выходу в случае, если сигналы, поступившие на его входы, не равны между собой, а в противном случае на выходе формируется сигнал, не соответствующий ни одному из номеров индексов антенн (например, сигнал, соответствующий нулю). Сигналы с выходов ЭНЕ 34.1, 34.2, 34.3. 34.4, 34.5 и 34.6 поступают соответственно на первые и вторые входы ЭИ 35.1, 35.2 и 35.3, принцип функционирования которых совпадает с принципом функционирования ЭИ 33.1, 33.2, 33.3, 33.4, 33.5, 33.6. Сигнал с выхода одного из трех ЭИ 35.1, 35.2 или 35.3, соответствующий выбранному значению γ порядкового номера антенн, поступает на второй выход (Вых.2) компаратора 6.
Функциональная схема варианта реализации ВКОП 7 (фиг.9) содержит коммутатор 36, управляющий вход, первый, второй и третий входы которого являются соответственно первым (Вх.1), вторым (Вх.2), третьим (Вх.3) и четвертым (Вх.4) входами ВКОП 7, и последовательно соединенные вычитатель 37 и функциональный преобразователь (ФП) 38 вида sgn(X), причем выход коммутатора 36 подсоединен к первому входу вычитателя 37, второй вход которого является пятым входом (Вх.5) ВКОП 7, а выход ФП 38 является выходом (Вых.) ВКОП 7.Functional diagram of a variant of the implementation of VKOP 7 (Fig. 9) contains a
ВКОП 7 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие выбранному значению ξ индекса номера антенны, коэффициентам К1, К2 и K3 неравномерности диаграмм направленности антенн и среднему значению Кmid коэффициентов неравномерности диаграмм направленности антенн, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4 и Вх.5 ВКОП 7 поступают соответственно на управляющий, первый, второй и третий входы коммутатора 36 и второй вход вычитателя 37. В коммутаторе по сигналу, поступившему на его управляющий вход, производится подсоединение одного из входов, значение порядкового номера которого совпадает со значением ξ индекса номера антенны, к его выходу. Сигнал с выхода коммутатора 36 поступает на первый вход вычитателя 37, где производится определение разности между амплитудами сигналов, поступившими соответственно на его первый и второй входы. Сигнал с выхода вычитателя 37 поступает на вход ФП 38, где производится формирование сигнала, соответствующего +1, в случае, если сигнал, поступивший на вход ФП 38, не имеет отрицательного знака, или равного -1 в противном случае. Сигнал с выхода ФП 38, соответствующий значению коэффициента p однозначности пеленгования, поступает на выход (Вых.) ВКОП 7.
Функциональная схема варианта реализации ВШПК 9 (фиг.10) содержит коммутатор 39, принцип функционирования которого совпадает с принципом функционирования коммутатора 36, а первый, второй, третий и управляющий входы являются соответственно первым (Вх.1), вторым (Вх.2), третьим (Вх.3) и четвертым (Вх.4) входами ВШПК 9, и последовательно соединенные вычитатель 40 и формирователь управляющего сигнала (ФУС) 41, причем выход коммутатора 39 подсоединен к первому входу вычитателя 40, второй вход которого является пятым входом (Вх.5) ВШПК 9, а выход ФУС 41 является выходом (Вых.) ВШПК 9.The functional diagram of the embodiment of VSHPK 9 (FIG. 10) contains a
ВШПК 9 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие амплитудам r1, r2 и r3 разностных сигналов, выбранному значению ξ индекса номера антенны и минимальной амплитуде rmin разностных сигналов, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4 и Вх.5 ВШПК 9 поступают соответственно на первый, второй, третий и управляющий входы коммутатора 39 и второй вход вычитателя 40. В коммутаторе по сигналу, поступившему на его управляющий вход, производится подсоединение одного из входов, значение порядкового номера которого совпадает со значением ξ индекса номера антенны, к его выходу. Сигнал с выхода коммутатора 39 поступает на первый вход вычитателя 40, где производится определение разности между амплитудами сигналов, поступившими соответственно на его первый и второй входы. Сигнал с выхода вычитателя 40 поступает на вход ФУС 41, где производится формирование сигнала, соответствующего логической единице, в случае, если сигнал, поступивший на вход ФУС 41, не имеет отрицательного знака, или сигнала, соответствующего логическому нулю, в противном случае. Сигнал с выхода ФУС 41, соответствующий логическим единице или нулю, поступает на выход (Вых.) ВШПК 9.
Функциональная схема варианта реализации БОРФ 10 (фиг.11) содержит три ФП 42.1, 42.2 и 42.3 вида sgn(X), шесть умножителей 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5 и 43.6 и три вычислителя разности фаз (ВРФ) 44.1, 44.2 и 44.3, выходы которых являются соответственно первым (Вых.1), вторым (Вых.2) и третьим (Вых.3) выходами БОРФ 10, а первые входы умножителей 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5 и 43.6 и входы ФП 42.1, 42.2 и 42.3 являются соответственно первым (Вх.1), вторым (Вх.2), третьим (Вх.3), четвертым (Вх.4), пятым (Вх.5), шестым (Вх.6), седьмым (Вх.7), восьмым (Вх.8) и девятым (Вх.9) входами БОРФ 10. Причем выходы ФП 42.1, 42.2 и 42.3 подсоединены соответственно к объединенным вторым входам умножителей 43.1 и 43.2, к объединенным вторым входам умножителей 43.3 и 43.4 и к объединенным вторым входам умножителей 43.5 и 43.6. Выход умножителя 43.1 подсоединен к объединенным первым входам второй пары входов ВРФ 44.2 и первой пары входов ВРФ 44.3. Выход умножителя 43.2 подсоединен к объединенным вторым входам второй пары входов ВРФ 44.2 и первой пары входов ВРФ 44.3. Выход умножителя 43.3 подсоединен к объединенным первым входам первой пары входов ВРФ 44.1 и второй пары входов ВРФ 44.3. Выход умножителя 43.4 подсоединен к объединенным вторым входам первой пары входов ВРФ 44.1 и второй пары входов ВРФ 44.3. Выход умножителя 43.5 подсоединен к объединенным первым входам второй пары входов ВРФ 44.1 и первой пары входов ВРФ 44.2. Выход умножителя 43.6 подсоединен к объединенным вторым входам второй пары входов ВРФ 44.1 и первой пары входов ВРФ 44.2.The functional diagram of an embodiment of BORF 10 (Fig. 11) contains three AF 42.1, 42.2 and 42.3 of the form sgn (X), six multipliers 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5 and 43.6 and three phase difference calculators (VRF) 44.1, 44.2 and 44.3, the outputs of which are respectively the first (Out.1), second (Out.2) and third (Out.3) outputs of
БОРФ 10 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие действительной и мнимой составляющим первого (i=1), второго (i=2) и третьего (i=1) разностных сигналов с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5 и Вх.6 БОРФ 10 поступают на первые входы умножителей 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5 и 43.6 соответственно, а сигналы, соответствующие однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, с входов Вх.7, Вх.3 и Вх.9 БОРФ 10 поступают соответственно на входы ФП 42.1, 42.2 и 42.3. В каждом из ФП 42.1, 42.2 и 42.3 производится формирование сигнала, соответствующего +1 в случае, если знак сигнала на его входе не отрицательный, или формирование сигнала, соответствующего -1 в противном случае. Сигналы с выходов ФП 42.1, 42.2 и 42.3 поступают соответственно на объединенные вторые входы умножителей 43.3 и 43.3 и на объединенные вторые входы умножителей 43.5 и 43.6. В каждом умножителе 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5 и 43.6 производится перемножение сигналов, поступивших на их пары входов. Сигнал с выхода умножителя 43.1 поступает на объединенные первые входы второй пары входов ВРФ 44.2 и первой пары входов ВРФ 44.3. Сигнал с выхода умножителя 43.2 поступает на объединенные вторые входы второй пары входов ВРФ 44.2 и первой пары входов ВРФ 44.3. Сигнал с выхода умножителя 43.3 поступает на объединенные первые входы первой пары входов ВРФ 44.1 и второй пары входов ВРФ 44.3. Сигнал с выхода умножителя 43.4 поступает на объединенные вторые входы первой пары входов ВРФ 44.1 и второй пары входов ВРФ 44.3. Сигнал с выхода умножителя 43.5 поступает на объединенные первые входы второй пары входов ВРФ 44.1 и первой пары входов ВРФ 44.2. И, наконец, сигнал с выхода умножителя 43.6 поступает на объединенные вторые входы второй пары входов ВРФ 44.1 и первой пары входов ВРФ 44.2. В каждом из ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3 производится определение разности фаз между сигналом, действительная и мнимая составляющие которого поступают соответственно на первый и второй входы первой пары входов, и сигналом, действительная и мнимая составляющие которого поступают соответственно на первый и второй входы второй пары входов. Сигналы с выходов ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3, соответствующие разностям фаз φR1, φR2 и φR3 между разностными сигналами, поступают соответственно на первый (Вых.1), второй (Вых.2) и третий (Вых.3) БОРФ 10.
Функциональная схема варианта реализации ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3 (фиг.12), входящих в состав БОРФ 10, и которые могут использоваться в качестве БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3, содержит четыре умножителя 45.1, 45.2, 45.3 и 45.4, вычитатель 46, сумматор 47 и ФП 48 вида , причем объединенные первые входы умножителей 45.2 и 45.3 и объединенные первые входы умножителей 45.1 и 45.4 являются соответственно первым (Вх.11) и вторым (Вх.12) входами первой пары входов ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3, объединенные вторые входы умножителей 45.1 и 45.3 и объединенные вторые входы умножителей 45.2 и 45.4 являются соответственно первым (Вх.21) и вторым (Вх.22) входами второй пары входов ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3, а выход ФП 48 является выходом (Вых.) ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3. Кроме того, выходы умножителей 45.1 и 45.2 подсоединены соответственно к первому и второму входу вычитателя 46, выход которого подсоединен к первому входу ФП 48, а выходы умножителей 45.3 и 45.4 подсоединены соответственно к первому и второму входам сумматора 47, выход которого подсоединен ко второму входу ФП 48. При поступлении действительной и мнимой составляющих первого сигнала соответственно на Вх.11 и Вх.12 ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3 и поступлении действительной и мнимой составляющих второго сигнала соответственно на Вх.21 и Вх.2 ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3 на выходе (Вых.) ВРФ 44.1, 44.2 и 44.3 формируется сигнал, соответствующий разности фаз между вышеупомянутой парой первого и второго сигналов. Необходимо отметить, что параметрами Х1 и Х2 обозначена пара сигналов, поступающих соответственно на первый и второй входы ФП 48, вида Functional diagram of an implementation option VRF 44.1, 44.2 and 44.3 (Fig. 12), which are part of
Функциональная схема варианта реализации БФОА 8 (фиг.13) содержит входной коммутатор 49, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого являются соответственно первым (Вх.1), вторым (Вх.2), третьим (Вх.3), четвертым (Вх.4), пятым (Вх.5) и шестым (Вх.6) входами БФОА 8, низкочастотный вычислитель однозначных амплитуд разностных сигналов (НВОА) 50, высокочастотный вычислитель однозначных амплитуд разностных сигналов (ВВОА) 51, выходной коммутатор 52, вычислитель параметра цикличности номеров антенн (ВПЦН) 53, первый и второй входы которого являются соответственно седьмым (Вх.7) и восьмым (Вх.8) входами БФОА 8, делитель 54, первый и второй входы которого являются соответственно одиннадцатым (Вх.11) и двенадцатым (Вх.12) входами БФОА 8, последовательно соединенные вычитатель 55 и формирователь управляющих сигналов (ФУС) 56, и, наконец, датчик 57 числа 0,3. При этом первые, вторые, третьи, четвертые, пятые и шестые выходы первой и второй группы выходов коммутатора 49 подсоединены соответственно к первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входам НВОА 50 и ВВОА 51, первые, вторые и третьи выходы которых подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам первой и второй группы входов выходного коммутатора 52, первый, второй и третьи выходы которого являются соответственно первым (Вых.1), вторым (Вых.2) и третьим (Вых.3) выходами БФОА 8. Кроме того, седьмой и восьмой входы ВВОА 51 объединены соответственно с первым и вторым входами ВПЦН 53, объединенные седьмой вход НВОА 50 и девятый вход ВВОА 51 являются девятым (Вх.9) входом БФОА 8, десятый вход ВВОА 51 является десятым (Вх.10) входом БФОА 8. Выход ВПЦН 53 подсоединен к одиннадцатому входу ВВОА 51. И наконец, выход делителя 54 совместно с выходом датчика 57 подсоединены соответственно к первому и второму входам вычитателя 55, а выход ФУС 56 подсоединен к объединенным управляющим входам коммутаторов 49 и 52.Functional diagram of a variant of the implementation of the BFOA 8 (Fig.13) contains an
БФОА 8 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие разностям фаз φ1, φ2 и φ3 между сигналами, принятыми соответствующими парами антенн, амплитудам r1, r2 и r3 разностных сигналов, выбранным значениям ξ, γ и ν индексов номеров антенн, значению коэффициента р однозначности пеленгования и значениям расстояния b между антеннами и длины волны λ радиосигнала, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5, Вх.6, Вх.7, Вх.8, Вх.9, Вх.10, Вх.11 и Вх.12 БФОА 8 поступают соответственно на первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы коммутатора 49, на объединенные первый вход ВПЦН 53 и седьмой вход ВВОА 51, на объединенные второй вход ВПЦН 53 и восьмой вход ВВОА 51, на объединенные девятый вход ВВОА 51 и седьмой вход НВОА 50, десятый вход ВВОА 51 и первый и второй входы делителя 54. В делителе 54 производится определение отношения амплитуды сигнала, поступившего на его первый вход к амплитуде сигнала, поступившего на его второй вход. Сигнал с выхода делителя 54 совместно с сигналом с выхода датчика 57 поступают соответственно на первый и второй входы вычитателя 55, где производится определение разности между амплитудой сигнала, поступившего на его первый вход, и амплитудой сигнала, поступившего на его второй вход. Сигнал с выхода вычитателя 55 поступает на вход ФУС 56, на выходе которого формируется сигнал логической единицы в случае, если сигнал, поступивший на его вход, не равен нулю, и имеет положительный знак или сигнал логического нуля в противном случае. Сигнал с выхода ФУС 56 поступает на объединенные управляющие входы коммутаторов 49 и 52. В ВПЦН 53 по значениям ξ и γ выбранных номеров антенн по правилу (45) производится формирование параметра l, принимающего одно из двух значений +1 или -1, и сигнал, соответствующий одному из вышеупомянутых сформированных значений параметра l, с выхода ВПЦН 53 поступает на одиннадцатый вход ВВОА 51. В случае поступления на объединенные управляющие входы коммутаторов 49 и 52 сигналов логического нуля шесть входов коммутатора 49 подсоединяются к соответствующим шести выходам его первой группы выходов, а три входа первой группы входов коммутатора 52 подсоединяются соответственно его трем выходам. При этом сигналы с шести входов коммутатора 49 поступают соответственно на шесть выходов его первой группы выходов и, далее, поступают соответственно на первые шесть входов НВОА 50, где с учетом значения ν индекса номера антенны, поступившего на его седьмой вход, по правилу (42) производится формирование трех однозначных амплитудных значений R1, R2 и R3 разностных сигналов. Сигналы, соответствующие трем однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, с трех выходов НВОА 50 поступают соответственно на три входа первой группы входов коммутатора 52, соединенных с тремя его выходами, и далее с трех выходов коммутатора 52 поступают соответственно на первый (Вых.1), второй (Вых.2) и третий (Вых.3) выходы БФОА 8. В случае поступления на объединенные управляющие входы коммутаторов 49 и 52 сигналов логической единицы шесть входов коммутатора 49 подсоединяются к соответствующим шести выходами его второй группы выходов, а три входа второй группы входов коммутатора 52 подсоединяются соответственно к его трем выходам. При этом сигналы с шести входов коммутатора 49 поступают соответственно на шесть выходов его второй группы выходов и далее поступает соответственно на первые шесть входов ВВОА 51, где с учетом значений ξ, γ и ν индексов номеров антенн, значения коэффициента р однозначности пеленгования и значения параметра l цикличности номеров антенн, поступивших на его седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый входы соответственно, по правилу (44) производится формирование трех однозначных амплитудных значений R1, R2 и R3 разностных сигналов. Сигналы, соответствующие трем значениям R1, R2 и R3, с трех выходов ВВОА 51 поступают соответственно на три входа второй группы входов коммутатора 52, соединенных с тремя его выходами, и далее с трех выходов коммутатора 52 поступают соответственно на выходы Вых.1, Вых.2 и Вых.3 БФОА 8.
Функциональная схема варианта реализации НВОА 50 (фиг.14), входящего в состав БФОА 8, содержит три сумматора 58.1, 58.2 и 58.3, три инвертора 59.1, 59.2 и 59.3, датчики 60, 61 и 62 чисел 1, 2 и 3 соответственно, три элемента "И" (ЭИ) 63.1, 63.2 и 63.3, три коммутатора 64.1, 64.2 и 64.3, три ФП 65.1, 65.2 и 65.3 вида sgn(X) и три умножителя 66.1, 66.2 и 66.3, выходы которых являются первым (Вых.1), вторым (Вых.2) и третьим (Вых.3) выходами НВОА 50. Причем объединенные первые входы сумматоров 58.2 и 58.3 и коммутатора 64.1 являются первым входом (Вх.1) НВОА 50, объединенные второй вход сумматора 58.3 и первые входы сумматора 58.1 и коммутатора 64.2 являются вторым входом (Вх.2) НВОА 50, объединенные первый вход коммутатора 64.3 и вторые входы сумматоров 58.1 и 58.2 являются третьим входом (Вх.3) НВОА 50, вторые входы умножителей 66.1, 66.2 и 66.3 являются соответственно четвертым (Вх.4), пятым (Вх.5) и шестым (Вх.6) входами НВОА 50, а объединенные вторые входы ЭИ 63.1, 63.2 и 63.3 являются седьмым входом (Вх.7) НВОА 50. Кроме того, выходы сумматоров 58.1, 58.2 и 58.3 подсоединены соответственно к входам инверторов 59.1, 59.2 и 59.3, выходы которых подсоединены к вторым входам коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 соответственно. Выходы датчиков 60, 61 и 62 подсоединены к первым входам ЭИ 63.1, 63.2 и 63.3 соответственно, выходы которых подсоединены к управляющим входам коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 соответственно. И наконец, выходы коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 подсоединены к входам ФП 65.1, 65.2 и 65.3 соответственно, выходы которых подсоединены к первым входам умножителей 66.1, 66.2 и 66.3 соответственно.Functional diagram of the implementation option of the IEEA 50 (Fig. 14), which is part of
НВОА 50 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие разностям фаз φ1, φ2 и φ3, амплитудам r1, r2 и r3 разностных сигналов и выбранному значению ν номера антенны, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5, Вх.6 и Вх.7 НВОА 50 поступают соответственно на объединенные первые входы сумматоров 58.2 и 58.3 и коммутатора 64.1, на объединенные второй вход сумматора 58.3 и первые входы сумматора 58.1 и коммутатора 64.2, на объединенные первый вход коммутатора 64.3 и вторые входы сумматоров 58.1 и 58.2, на вторые входы умножителей 66.1, 66.2 и 66.3 и на объединенные вторые входы ЭИ 63.1, 63.2 и 63.3. Просуммированные в каждом из сумматоров 58.1, 58.2 и 58.3 сигналы с их выходов поступают соответственно на входы инверторов 59.1, 59.2 и 59.3, где производится изменение их знаков на противоположный, и далее с выходов инверторов 59.1, 59.2 и 59.3 сигналы поступают на вторые входы коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 соответственно. Сигналы с выходов датчиков 60, 61 и 62 поступают на первые входы ЭИ 63.1, 63.2 и 63.3 соответственно. В каждом из ЭИ 63.1, 63.2 или 63.3 формируется сигнал логической единицы в случае, если сигналы, поступившие на его пару входов, совпадают, или сигнал логического нуля в противном случае. Сигналы логической единицы или нуля с выходов ЭИ 63.1, 63.2 и 63.3 поступают на управляющие входы коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 соответственно. В каждом из коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 по команде, поступающей на его управляющий вход в виде сигнала логического нуля, производится подсоединение его первого входа к выходу, а по команде, поступающей на его управляющий вход в виде логической единицы, производится подсоединение его второго входа к выходу. Сигналы с соответствующих входов коммутаторов 64.1, 64.2 и 64.3 поступают на их выходы и далее - на входы ФП 65.1, 65.2 и 65.3 соответственно. Сигналы, соответствующие единичным функциям знака, с выходов ФП 65.1, 65.2 и 65.3 поступают на первые входы умножителей 66.1, 66.2 и 66.3. Попарно перемноженные в каждом из умножителей 66.1, 66.2 и 66.3 сигналы, соответствующие трем однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, с выходов умножителей 66.1, 66.2 и 66.3 поступают соответственно на выходы Вых.1, Вых.2 и Вых.3 НВОА 50.
Функциональная схема варианта реализации ВВОА 51 (фиг.15), входящего в состав БФОА 8, содержит четыре входных коммутатора 67.1, 67.2, 67.3 и 67.4, четыре умножителя 68.1, 68.2, 68.3 и 68.4, два ФП 69.1 и 69.2 вида sgn(X), инвертор 70 и три выходных коммутатора 71.1, 71.2 и 71.3, причем первый, второй и третий входы коммутатора 67.1 являются соответственно первым (Вх.1), вторым (Вх.2) и третьим (Вх.3) входами ВВОА 51, объединенные первые, объединенные вторые и объединенные третьи входы коммутаторов 67.2, 67.3 и 67.4 являются соответственно четвертым (Вх.4), пятым (Вх.5) и шестым (Вх.6) входами ВВОА 51, объединенные управляющие входы коммутаторов 67.1, 67.2 и 71.1 являются седьмым (Вх.7) входом ВВОА 51, объединенные управляющие входы коммутаторов 67.3 и 71.2 являются восьмым (Вх.8) входом ВВОА 51, объединенные управляющие входы коммутаторов 67.4 и 71.3 являются девятым (Вх.9) входом ВВОА 51, первый и второй входы умножителя 68.1 являются соответственно десятым (Вх.10) и одиннадцатым (Вх.11) входами ВВОА 51, а объединенные первые, объединенные вторые и объединенные третьи выходы коммутаторов 71.1, 71.2 и 71.3 являются соответственно первым (Вых.1), вторым (Вых.2) и третьим (Вых.3) выходами ВВОА 51. Кроме того, выход коммутатора 67.1 подсоединен к входу ФП 69.1, выход которого подсоединен к первому входу умножителя 68.2, второй вход и выход которого подсоединен соответственно к выходу коммутатора 67.2 и входу коммутатора 71.1. Выход коммутатора 67.3 подсоединен к первому входу умножителя 68.3, второй вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу умножителя 68.1 и к объединенным входам ФП 69.2 и коммутатора 71.2, а выход ФП 69.2 подсоединен к первому входу умножителя 68.4. И наконец, выход коммутатора 67.4 подсоединен к входу инвертора 70, выход которого подсоединен к второму входу умножителя 68.4, выход которого подсоединен к входу коммутатора 71.3.Functional diagram of an embodiment of VVOA 51 (FIG. 15), which is part of BFOA 8, contains four input switches 67.1, 67.2, 67.3 and 67.4, four multipliers 68.1, 68.2, 68.3 and 68.4, two phase transitions 69.1 and 69.2 of the form sgn (X) , an inverter 70, and three output switches 71.1, 71.2, and 71.3, the first, second, and third inputs of switch 67.1 being the first (Input 1), second (Input 2), and third (Input 3) inputs of VVOA 51, the combined first , the combined second and combined third inputs of the switches 67.2, 67.3 and 67.4 are the fourth (Bx.4), fifth (Bx.5) and sixth (Bx.6) inputs of VVOA 51, respectively the combined control inputs of switches 67.1, 67.2 and 71.1 are the seventh (Input 7) input of VVOA 51, the combined control inputs of switches 67.3 and 71.2 are the eighth (Input 8) input of VVOA 51, the combined control inputs of switches 67.4 and 71.3 are the ninth (Input. 9) VVOA 51 input, the first and second inputs of the multiplier 68.1 are the tenth (Vkh.10) and eleventh (Vkh.11) inputs of VVOA 51, respectively, and the combined first, combined second and combined third outputs of switches 71.1, 71.2 and 71.3 are respectively the first (Exit 1), the second (Exit 2) and the third (Exit 3) VVOA outputs 51. In addition, the output of switch 67.1 is connected to the input of the FP 69.1, the output of which is connected to the first input of the multiplier 68.2, the second input and output of which is connected respectively to the output of the switch 67.2 and the input of the switch 71.1. The output of switch 67.3 is connected to the first input of the multiplier 68.3, the second input and output of which are connected respectively to the output of the multiplier 68.1 and to the combined inputs of the FP 69.2 and the switch 71.2, and the output of the FP 69.2 is connected to the first input of the multiplier 68.4. Finally, the output of the switch 67.4 is connected to the input of the
ВВОА 51 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие разностям фаз φ1, φ2 и φ3, амплитудам r1, r2 и r3 разностных сигналов, выбранным значениям ξ, γ и ν номеров антенн, значению коэффициента р однозначности пеленгования и значению параметра l цикличности номеров антенн, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5, Вх.6, Вх.7, Вх.8, Вх.9, Вх.10 и Вх.11 ВВОА 51 поступают соответственно на первый, второй и третий входы коммутатора 67.1, а объединенные первые, объединенные вторые и объединенные третьи входы коммутаторов 67.2, 67.3 и 67.4 - на объединенные управляющие входы коммутаторов 67.1, 67.2 и 71.1, на объединенные управляющие входы коммутаторов 67.3 и 71.2, на объединенные управляющие входы коммутаторов 67.4 и 71.3 и на первый и второй входы умножителя 68.1. Перемноженные в умножителе 68.1 сигналы с его выхода поступают на второй вход умножителя 68.3. В каждом из коммутаторов 67.1, 67.2, 67.3 и 67.4 по сигналу, поступающему на его управляющий вход, производится подсоединение к его выходу одного из его входов, порядковый номер которого совпадает со значением номера антенны соответствующего управляющего сигнала. Аналогичным образом в каждом из коммутаторов 71.1, 71.2 и 71.3 по сигналу, поступающему на его управляющий вход, производится подсоединение к его входу одного из его выходов, порядковый номер которого совпадает со значением номера антенны соответствующего управляющего сигнала. Сигналы с вышеупомянутых соответствующим управляющим сигналам входов коммутаторов 67.1, 67.2, 67.3 и 67.4 поступают на их выходы и далее с их выходов соответственно на вход ФП 69.1, второй вход умножителя 68.2, первый вход умножителя 68.3 и вход инвертора 70. Сигнал с выхода ФП 69.1 поступает на первый вход умножителя 68.2, где производится перемножение пары сигналов, поступивших на его пару входов. Далее сигнал с выхода умножителя 68.2 поступает на вход коммутатора 71.1. После перемножения сигналов, поступивших на пару входов умножителя 68.3, сигнал с его выхода поступает на объединенные входы коммутатора 71.2 и ФП 69.2. После преобразования сигнала в ФП 69.2 сигнал с его выхода поступает на первый вход умножителя 68.4. После преобразования сигнала в инверторе 70 сформированный на его выходе сигнал поступает на второй вход умножителя 68.4, где производится перемножение сигналов, поступивших на его пару входов, и после чего сформированный сигнал с выхода умножителя 68.4 поступает на вход коммутатора 71.3. Сигналы, соответствующие трем однозначным амплитудным значениям Rξ, Rγ и Rν разностных сигналов с входов соответственно коммутаторов 71.1, 71.2 и 71.3 поступают на соответствующие каждому из коммутаторов 71.1, 71.2 и 71.3 одному из выходов, в результате чего упорядоченная совокупность трех сигналов, соответствующих трем однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, поступает соответственно на первый (Вых.1), второй (Вых.2) и третий (Вых.3) выходы ВВОА 51.
Функциональная схема варианта реализации ВПЦН 53 (фиг.16), входящего в состав БФОА 8, содержит элемент "И" (ЭИ) 72, элемент сравнения (ЭС) 73, вычитатель 74, умножитель 75, сумматор 76 и датчики 77 и 78 чисел 1 и 3 соответственно, причем выход датчика 77 подсоединен к объединенным первому входу ЭИ 72 и второму входу вычитателя 74, объединенные второй вход ЭИ 72 и первый вход вычитателя 74 являются первым входом (Вх.1) ВПЦН 53, выходы ЭИ 72 и датчика 78 подсоединены соответственно к паре входов умножителя 75, выходы вычитателя 74 и умножителя 75 подсоединены соответственно к паре входов сумматора 76, выход которого подсоединен к первому входу ЭС 73, а второй вход и выход ЭС 73 являются соответственно вторым входом (Вх.2) и выходом (Вых.) ВПЦН 53.Functional diagram of a variant of the implementation of the WPCN 53 (FIG. 16), which is part of the
ВПЦН 53 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие выбранным значениям ξ и γ номеров антенн, с входов Вх.1 и Вх.2 ВПЦН 53 поступают соответственно на объединенные второй вход ЭИ и первый вход вычитателя 74 и на второй вход ЭС 73. Сигнал, соответствующий числу 1, с выхода датчика 77 поступает на объединенные первый вход ЭИ 72 и второй вход вычитателя 74. При совпадении сигналов, поступивших на пару входов ЭИ 72, на его выходе формируется сигнал, соответствующий 1, а в противном случае - сигнал, соответствующий 0. Пара сигналов с выходов ЭИ 72 и датчика 78 поступает на пару входов умножителя 75, где производится их перемножение. На выходе вычитателя 74 формируется сигнал, соответствующий разности между сигналами, поступившими на его первый и второй входы. Пара сигналов с выходов вычитателя 74 и умножителя 75 поступает соответственно на пару входов сумматора 76, где они суммируются, и суммарный сигнал с выхода сумматора 76 поступает на первый вход ЭС 73. В случае равенства сигналов, поступивших на пару входов ЭС 73, на его выходе формируется сигнал, соответствующий значению +1, а в противном случае - сигнал, соответствующий значению -1. Сигнал, соответствующий значению параметра l цикличности номеров антенн, с выхода ЭС 73 поступает на выход (Вых.) ВПЦН 53.
Функциональная схема варианта реализации АВА 11 (фиг.17) содержит два умножу жителя 79.1 и 79.2, три вычитателя 80.1, 80.2 и 80.3, ФП 81 вида , выход которого является выходом (Вых.) АВА 11, и датчики 82 и 83 чисел 2 и соответственно, причем выход датчика 82 подсоединен к первому входу умножителя 79.1, второй вход которого является первым входом (Вх.1) АВА 11, а выход подсоединен к первому входу вычитателя 80.1, второй вход которого, объединенный с вторым входом вычитателя 80.3, являются вторым входом (Вх.2) АВА 11, а выход подсоединен к первому входу вычитателя 80.2. Объединенные второй вход вычитателя 80.2 и первый вход вычитателя 80.3 являются третьим входом (Вх.3) АВА 11, а выход вычитателя 80.2 подсоединен к первому входу ФП 81. И наконец, выходы датчика 83 и вычитателя 80.3 подсоединены соответственно к паре входов умножителя 79.2, выход которого подсоединен к второму входу ФП 81.Functional diagram of the implementation option ABA 11 (Fig. 17) contains two multiply inhabitants 79.1 and 79.2, three subtractors 80.1, 80.2 and 80.3,
АВА 11 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, с входов Вх.1, Вх.2 и Вх.3 АВА 11 поступают соответственно на второй вход умножителя 79.1, на объединенные вторые входы вычитателей 80.1 и 80.3 и на объединенные первый вход вычитателя 80.3 и второй вход вычитателя 80.2. Сигнал с выхода датчика 82 поступает на первый вход умножителя 79.1, в котором производится перемножение сигналов, поступивших на его пару входов. Сигнал с выхода умножителя 79.1 поступает на первый вход вычитателя 80.1, где из него вычитается сигнал, поступивший на его второй вход. Сигнал с выхода вычитателя 80.1 поступает на первый вход вычитателя 80.2, где из него вычитается сигнал, поступивший на его второй вход. Далее сигнал с выхода вычитателя 80.2 поступает на первый вход ФП 81. В вычитателе 80.3 производится вычитание сигнала, поступившего на его второй вход, из сигнала, поступившего на его первый вход. Сигнал с выхода датчика 83 совместно с сигналом с выхода вычитателя 80.3 поступают соответственно на пару умножителей 79.2, где производится их перемножение. И, наконец, сигнал с выхода умножителя 79.2 поступает на второй вход ФП 81. В ФП 81 производится вычисление азимута θR источника радиосигнала, и сигнал, соответствующий полученному значению θR, с выхода ФП 81 поступает на выход (Вых.) АВА 11. Необходимо отметить, что параметрами Х1 и Х2 в ФП 81 вида обозначены сигналы, поступающие на его первый и второй входы соответственно.
Функциональная схема варианта реализации ВКСП 12 (фиг.18) содержит три ФП 84.1, 84.2 и 84.3 вида Х2, четыре умножителя 85.1, 85.2, 85.3 и 85.4, два трехвходовых сумматора 86.1 и 86.2, датчик 87 числа 2, инвертор 88, два сумматора 89.1 и 89.2 и последовательно соединенные делитель 90 и ФП 91 вида , причем объединенные вход ФП 84.1 и первые входы умножителей 85.1 и 85.2 являются первым входом (Вх.1) ВКСП 12, объединенные вход ФП 84.2, второй вход умножителя 85.1 и первый вход умножителя 85,3 являются вторым входом (Вх.2) ВКСП 12, объединенные вход ФП 84.3 и вторые входы умножителей 85.2 и 85.3 являются третьим входом (Вх.3) ВКСП 12, а выход ФП 91 является выходом (Вых.) ВКСП 12. Кроме того, выходы ФП 84.1, 84.2 и 84.3 подсоединены соответственно к трем входам сумматора 86.1, выход которого подсоединен к объединенным первым входам сумматоров 89.1 и 89.2, выходы которых подсоединены соответственно к первому и второму входам делителя 90. Выходы умножителей 85.1. 85.2 и 85.3 подсоединены соответственно к трем входам сумматора 86.2, выход которого подсоединен к объединенным второму входу умножителя 85.4 и входу инвертора 88, выход которого подсоединен к второму входу сумматора 89.2. И наконец, выход датчика 87 подсоединен к первому входу умножителя 85.4, выход которого подсоединен к второму входу сумматора 89.1.Functional diagram of an embodiment of VKSS 12 (Fig. 18) contains three AF 84.1, 84.2 and 84.3 of the type X 2 , four multipliers 85.1, 85.2, 85.3 and 85.4, two three-input adders 86.1 and 86.2, a
ВКСП 12 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие однозначным амплитудным значениям R1, R2 и R3 разностных сигналов, с входов Вх.1, Вх.2 и Вх.3 ВКСП 12 поступают соответственно на объединенные вход ФП 84.1 и первые входы умножителей 85.1 и 85.2, на объединенные вход ФП 84.2, второй вход умножителя 85.1 и первый вход умножителя 85.3 и на объединенные вход ФП 84.3 и вторые входы умножителей 85.2 и 85.3. Преобразованные в ФП 84.1, 84.2 и 84.3 сигналы с их выходов поступают соответственно на три входа сумматора 86.1, где производится их суммирование. Просуммированные в сумматоре 86.1 сигналы в виде суммарного сигнала с выхода сумматора 86.1 поступают на объединенные первые входы сумматоров 89.1 и 89.2. Попарно перемноженные в умножителях 85.1, 85.2 и 85.3 сигналы с их выходов поступают соответственно на три входа сумматора 86.2, где производится их суммирование. Просуммированный сигнал с выхода сумматора 86.2 поступает на объединенные вход инвертора 88 и второй вход умножителя 85.4, на первый вход которого поступает сигнал с выхода датчика 87. Сигнал с выхода умножителя 85.4 поступает на второй вход сумматора 89.1, где суммируется с сигналом, поступившим на его первый вход. Сигнал с выхода инвертора 88 поступает на второй вход сумматора 89.2, где суммируется с сигналом, поступившим на его первый вход. Сигналы с выходов сумматоров 89.1 и 89.2 поступают соответственно на первый и второй входы делителя 90. В делителе 90 производится деление амплитуды сигнала, поступившего на его первый вход, на амплитуду сигнала, поступившего на его второй вход. Сигнал с выхода делителя 90 поступает на вход ФП 91 вида . После преобразования сигнала в ФП 91 сигнал, соответствующий значению параметра μ, характеризующего наличие квадратурной составляющей помехового сигнала, с выхода ФП 91 поступает на выход (Вых.) ВКСП 12.
Функциональная схема варианта реализации ФВА 13 (фиг.19) содержит входной коммутатор 92, коммутатор 93, шесть умножителей 94.1, 94.2, 94.3, 94.4, 94.5 и 94.6, три делителя 95.1, 95.2 и 95.3, два вычитателя 96.1 и 96.2, ФП 97 вида arcsin(X), сумматор 98, выходной коммутатор 99, выход которого является выходом (Вых.) ФВА 13, датчики 100, 101, 102 и 103 чисел 1, 2, 3 и π соответственно, и, кроме того, функциональный преобразователь (ФП) 104, совпадающий по схеме с АВА 11 (фиг.17), причем объединенные первый вход вычитателя 96.1 и управляющий вход коммутатора 93 являются первым входом (Вх.1) ФВА 13, объединенные вторые входы умножителя 94.4 и вычитателя 96.2 являются вторым входом (Вх.2) ФВА 13, первый, второй и третий входы коммутатора 92 являются соответственно третьим (Вх.3), четвертым (Вх.4) и пятым (Вх.5) входами ФВА 13, объединенные управляющие входы коммутаторов 92 и 99 являются шестым входом (Вх.6) ФВА 13, а первый вход умножителя 94.1 и второй вход умножителя 94.2 являются соответственно седьмым (Вх.7) и восьмым (Вх.8) входами ФВА 13. Кроме того, первые, вторые и третьи выходы первой и второй групп выходов коммутатора 92 подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам ФП 104 и коммутатора 93, выходы которых подсоединены к первым входам соответственно коммутатора 99 и умножителя 94.2. Выход датчика 103 подсоединен к объединенным вторым входам умножителей 94.1, 94.3 и 94.5. Выходы умножителей 94.2 и 94.1 подсоединены соответственно к первому и второму входам делителя 95.1, выход которого подсоединен к входу ФП 97, выход которого подсоединен к первому входу умножителя 94.4. Выход датчика 100 подсоединен к объединенным второму входу вычитателя 96.1 и первому входу вычитателя 96.2, выход которого подсоединен к первому входу умножителя 94.5, выход которого подсоединен к первому входу делителя 95.3. Выход вычитателя 96.1 подсоединен к первому входу умножителя 94.3, выход которого подсоединен к первому входу умножителя 94.6. Выход датчика 101 подсоединен к объединенным вторым входам делителя 95.3 и умножителя 94.6, выход которого совместно с выходом датчика 102 подсоединены соответственно к первому и второму входам делителя 95.2. Выходы делителя 95.2, умножителя 94.4 и делителя 95.3 подсоединены соответственно к трем входам сумматора 98, выход которого подсоединен к второму входу коммутатора 99.Functional diagram of an embodiment of FVA 13 (Fig. 19) contains an input switch 92, switch 93, six multipliers 94.1, 94.2, 94.3, 94.4, 94.5 and 94.6, three dividers 95.1, 95.2 and 95.3, two subtractors 96.1 and 96.2, type 97 FP arcsin (X), adder 98, output switch 99, the output of which is the output (Out) of the PVA 13, sensors 100, 101, 102 and 103 of the numbers 1, 2, 3 and π, respectively, and, in addition, a functional converter (FP ) 104, which coincides in the scheme with ABA 11 (Fig. 17), moreover, the combined first input of the subtractor 96.1 and the control input of the switch 93 are the first input (Bx.1) of the FVA 13, combined the second inputs of the multiplier 94.4 and subtractor 96.2 are the second input (Vkh.2) FVA 13, the first, second and third inputs of the switch 92 are the third (Vkh.3), fourth (Vkh.4) and fifth (Vkh.5) inputs of the FVA 13, the combined control inputs of the switches 92 and 99 are the sixth input (Bx.6) of the FVA 13, and the first input of the multiplier 94.1 and the second input of the multiplier 94.2 are the seventh (Bx.7) and eighth (Bx.8) inputs of the FVA 13. Moreover, the first, second and third outputs of the first and second groups of outputs of the
ФВА 13 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие выбранному значению ξ номера антенны, значению коэффициента р однозначности пеленгования, разностям фаз φ1, φ2 и φ3 между разностными сигналами, логической единице или логическому нулю и значениям расстояния b между антеннами и длины волны λ радиосигнала, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5, Вх.6, Вх.7 и Вх.8 поступают соответственно на объединенные первый вход вычитателя 96.1 и управляющий вход коммутатора 93, на объединенные вторые входы умножителя 94.4 и вычитателя 96.2, на первый, второй и третий входы коммутатора 92, на объединенные управляющие входы коммутаторов 92 и 99, на первый вход умножителя 94.1 и на второй вход умножителя 94.2. В случае поступления с Вх.6 ФВА 13 на объединенные управляющие входы коммутаторов 92 и 99 сигнала логической единицы первый, второй и третий входы коммутатора 92 подсоединяются соответственно к первому, второму и третьему выходам первой группы его выходов, а первый вход коммутатора 99 подсоединяется к его выходу. При этом сигналы с входов Вх.3, Вх.4 и Вх.3 ФВА 13 поступают с первого, второго и третьего входов коммутатора 92 соответственно на первый, второй и третий выходы его первой группы выходов и далее с вышеупомянутых выходов коммутатора 92 поступают соответственно на первый, второй и третий входы ФП 104. В ФП 104 сигналы, соответствующие разностям фаз φR1, φR2 φR3, обрабатываются в полном соответствии с правилами обработки сигналов в вышеупомянутом АВА 11. Сигнал, соответствующий полученному значению азимута θφ, с выхода ФП 104 поступает на первый вход коммутатора 99 и далее на выход коммутатора 99. Сигнал, соответствующий полученному значению азимута θφ, с выхода коммутатора 99 поступает на выход (Вых.) ФВА 13. В случае поступления с Вх.6 ФВА 13 на объединенные управляющие входы коммутаторов 92 и 99 сигнала логического нуля первый, второй и третий входы коммутатора 92 подсоединяются соответственно к первому, второму и третьему выходам второй группы его выходов, а второй вход коммутатора 99 подсоединяется к его выходу. При этом сигналы с входов Вх.3, Вх.4 и Вх.5 ФВА 13 поступают с первого, второго и третьего входов коммутатора 92 соответственно на первый, второй и третий выходы его второй группы выходов и далее с вышеупомянутых выходов коммутатора 92 поступают соответственно на первый, второй и третий входы коммутатора 93. В коммутаторе 93 по команде, поступающей на его управляющий вход и соответствующей выбранному значению ξ номера антенны, производится подсоединение его ξ-го входа к его выходу. Далее сигнал, соответствующий выбранному значению разности фаз φRξ, с выхода коммутатора 93 поступает на первый вход умножителя 94.2, в котором производится его перемножение с сигналом, поступившем на его второй вход. Сигнал с выхода датчика 103 поступает на объединенные вторые входы умножителей 94.1, 94.3 и 94.5. В умножителе 94.1 производится перемножение пары сигналов, поступивших на его пару входов. Сигналы с выходов умножителей 94.2 и 94.1 поступают соответственно на первый и второй входы делителя 95.1, где производится деление сигнала, поступившего на его первый вход, на сигнал, поступивший на его второй вход. Сигнал с выхода делителя 95.1 поступает на вход ФП 97, где преобразуется в соответствии с функциональной зависимостью arcsin(X) и с выхода ФП 97 поступает на первый вход умножителя 94.4, где производится его перемножение с сигналом, поступившим на второй вход умножителя 94.4. Сигнал с выхода датчика 100 поступает на объединенные второй вход вычитателя 96.1 и первый вход вычитателя 96.2. В вычитателях 96.1 и 96.2 производится вычитание сигналов, поступивших на их вторые входы, из сигналов, поступивших на их первые входы. Сигналы с выходов вычитателей 96.1 и 96.2 поступают на первые входы соответственно умножителей 94.3 и 94.5. Попарно перемноженные в умножителях 94.3 и 94.5 сигналы с их выходов поступают соответственно на первые входы умножителя 94.6 и делителя 95.3. Сигнал с выхода датчика 101 поступает на объединенные вторые входы умножителя 94.6 и делителя 95.3. Пара сигналов, поступивших на входы умножителя 94.6, перемножается, и результирующий сигнал с выхода умножителя 94.6 совместно с сигналом с выхода датчика 102 поступают соответственно на первый и второй входы делителя 95.2. В делителях 95.2 и 95.3 производится деление сигналов, поступивших на их первые входы, на сигналы, поступившие на их вторые входы. Сигналы с выходов делителя 95.2, умножителя 94.4 и делителя 95.3 поступают на соответствующие входы сумматора 98, где производится их суммирование. Просуммированный сигнал, соответствующий значению азимута θφ, с выхода сумматора 98 поступает на второй вход коммутатора 99, который соединен с его выходом. Сигнал, соответствующий значению азимута θφ, с выхода коммутатора 99 поступает на выход (Вых.) ФВА 13.
Функциональная схема варианта реализации ВПОА 14 (фиг.20) содержит два вычитателя 105.1 и 105.2, причем первый и второй входы вычитателя 105.1 являются соответственно первым (Вх.1) и вторым (Вх.2) входами ВПОА 14, два ФП 106.1 и 106.2 вида |Х|, причем выход ФП 106.2 является выходом (Вых.) ВПОА 14, элемент сравнения (ЭС) 107, два умножителя 108.1 и 108.2, датчик 109 углового параметра π и датчик 110 числа 2, причем выход вычитателя 105.1 подсоединен к входу ФП 106.1, выход которого подсоединен к объединенным первым входам вычитателя 105.2 и ЭС 107, выход датчика 109 подсоединен к объединенным второму входу ЭС 107 и первому входу умножителя 108.1, выход датчика 110 подсоединен к второму входу умножителя 108.1, выходы ЭС 107 и умножителя 108.1 подсоединены соответственно к первому и второму входам умножителя 108.2, выход которого подсоединен к второму входу вычитателя 105.2, выход которого подсоединен к входу ФП 106.2.The functional diagram of the embodiment of VPOA 14 (Fig. 20) contains two subtractors 105.1 and 105.2, the first and second inputs of the subtractor 105.1 being the first (Bx.1) and second (Bx.2) inputs of VPOA 14, two types of FP 106.1 and 106.2 of the form | X |, and the output of FP 106.2 is the output (Out) of
ВПОА 14 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие значениям θφ и θR азимута источника радиосигнала, с входов Вх.1 и Вх.2 поступают соответственно на первый и второй входы вычитателя 105.1. Сигнал, соответствующий разности между вышеупомянутыми значениями азимутов, с выхода вычитателя 105.1 поступает на вход ФП 106.1, где производится определение модуля сигнала, поступившего на его вход. Сигнал с выхода ФП 106.1 поступает на объединенные первые входы вычитателя 105.2 и ЭС 107. Сигнал с выхода датчика 109, соответствующий угловому значению параметра π, поступает на объединенные второй вход ЭС и первый вход умножителя 108.1. В ЭС 107 производится сравнение значений сигналов, поступивших на его пару входов. В случае, если сигнал, поступивший на первый вход 107, не меньше сигнала, поступившего на его второй вход, на его выходе формируется сигнал, соответствующий единице, а в противном случае - сигнал, соответствующий нулю. Сигнал с выхода датчика 110 поступает на второй вход умножителя 108.1, где производится перемножение сигналов, поступивших на его пару входов.
Сигналы с выходов ЭС 107 и умножителя 108.1 поступают соответственно на пару входов умножителя 108.2, где производится их перемножение. Сигнал с выхода умножителя 108.2 поступает на второй вход вычитателя 105.2. В вычитателе 105.2 производится определение разности между сигналами, поступившими на его первый и второй входы соответственно. Сигнал с выхода вычитателя 105.2 поступает на вход ФП 106.2, где производится определение его модуля. Сигнал, соответствующий погрешности Δθ оценки азимута, с выхода ФП 106.2 поступает на выход (Вых.) ВПОА 14.The signals from the outputs of the
Вариант реализации ВАПК 15 представляет собой элемент сравнения, формирующий на выходе сигнал в виде логической единицы, в случае, если сигнал, поступивший на его первый вход, не меньше сигнала, поступившего на его второй вход, или сигнал в виде логического нуля в противном случае.An implementation option of VAPK 15 is a comparison element that generates a signal in the form of a logical unit at the output, if the signal received at its first input is not less than the signal received at its second input, or the signal is a logical zero otherwise.
Функциональная схема варианта реализации ВУМ 16 (фиг.21) содержит три ФП 111.1, 111.2 и 111.3 вида X2, семь умножителей 112.1, 112.2, 112.3, 112.4, 112.5, 112.6 и 112.7, два сумматора 113.1 и 113.2, вычитатель 114, ФП 115 вида |Х|, элемент сравнения (ЭС) 116, делитель 117, три коммутатора 118.1, 118.2 и 119, ФП 120 вида , ФП 121 вида arccos(X), датчики 122, 123, 124 и 125 чисел π, 2, 3 и 1 соответственно, датчик 126 нулевого значения угла наклона фронта волны источника радиосигнала и датчик 127 символа βsp, соответствующего наличию в точке приема радиосигнала, распространяющегося в виде пространственной электромагнитной волны, наклон фронта которой не определен. При этом второй вход умножителя 112.4 и первый вход умножителя 112.5 является соответственно первым (Вх.1) и вторым (Вх.2) входами ВУМ 16. Объединенные вход ФП 111.1 и первые входы умножителей 112.1 и 112.2 являются третьим входом (Вх.3) ВУМ 16. Объединенные вход ФП 111.2, второй вход умножителя 112.1 и первый вход умножителя 112.3 являются четвертым входом (Вх.4) ВУМ 16. Объединенные вход ФП 111.3 и вторые входы умножителей 112.2 и 112.3 являются пятым входом (Вх.5) ВУМ 16. Управляющие входы коммутаторов 118.2 и 119 являются соответственно шестым (Вх.6) и седьмым (Вх.7) входами ВУМ 16, а выход коммутатора 118.2 является выходом (Вых.) ВУМ 16. Кроме того, выходы ФП 111.1, 111.2 и 111.3 и умножителей 112.1, 112.2 и 112.3 подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам сумматоров 113.1 и 113.2, выходы которых подсоединены соответственно к первому и второму входам вычитателя 114, выход которого подсоединен к входу ФП 115, выход которого подсоединен к входу ФП 120, выход которого подсоединен к первому входу умножителя 112.7. Выход умножителя 112.7 подсоединен к объединенным первым входам ЭС 116 и коммутатора 118.1. Выход датчика 125 подсоединен к объединенным вторым входам коммутатора 118.1 и ЭС 116, выход которого подсоединен к управляющему входу коммутатора 118.1, выход которого подсоединен к входу ФП 121, выход которого подсоединен к первому входу коммутатора 118.2. Выход датчика 123 подсоединен к второму входу умножителя 112.5, выход которого подсоединен к первому входу делителя 117. Выход датчика 122 подсоединен к первому входу умножителя 112.4, выход которого совместно с выходом датчика 124 подсоединены соответственно к паре входов умножителя 112.6, выход которого подсоединен к второму входу делителя 117. Выход делителя 117 подсоединен к второму входу умножителя 112.7. И наконец, выходы датчиков 126 и 127 подсоединены соответственно к первому и второму входам коммутатора 119, выход которого подсоединен ко второму входу коммутатора 118.2.The functional diagram of the embodiment of the VUM 16 (Fig. 21) contains three phase transitions 111.1, 111.2 and 111.3 of the form X 2 , seven multipliers 112.1, 112.2, 112.3, 112.4, 112.5, 112.6 and 112.7, two adders 113.1 and 113.2, a
ВУМ 16 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие расстоянию b между антеннами, длине волны λ радиосигнала, разностям фаз φR1, φR2 и φR3 между разностными сигналами и первому и второму сигналам логических единиц или нулей, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3, Вх.4, Вх.5, Вх.6 и Вх.7 ВУМ 16 поступают соответственно на второй вход умножителя 112.4, на первый вход умножителя 112.5, на объединенные вход ФП 111.1 и первые входы умножителей 112.1 и 112.2, на объединенные вход ФП 111.2, второй вход умножителя 112.1 и первый вход умножителя 112.3, на объединенные вход ФП 111.3 и вторые входы умножителей 112.2 и 112.3, на управляющий вход коммутатора 118.2 и на управляющий вход коммутатора 119.
Сигналы, преобразованные в ФП 111.1, 111.2 и 111.3, с их выходов поступают на соответствующие входы сумматора 113.1. Попарно перемноженные сигналы с выходов умножителей 112.1, 112.2 и 112.3 поступают на соответствующие входы сумматора 113.2. Сигналы, просуммированные в каждом из сумматоров 113.1 и 113.2, с их выходов поступают соответственно на первый и второй входы вычитателя 114. После вычитания из сигнала, поступившего на первый вход вычитателя 114, сигнала, поступившего на его второй вход, полученный разностный сигнал с выхода вычитателя 114 поступает на вход ФП 115, где производится определение его модуля. Сигнал с выхода ФП 115 поступает на вход ФП 120, где преобразуется в соответствии с функциональной зависимостью и с выхода ФП 120 поступает на первый вход умножителя 112.7. Сигнал с выхода датчика 123 поступает на второй вход умножителя 112.5. После перемножения сигналов в умножителе 112.5 сигнал с его выхода поступает на первый вход делителя 117. Сигнал с выхода датчика 122 поступает на первый вход умножителя 112.4, где производится его перемножение с сигналом, поступившим на его второй вход. Сигналы с выходов умножителя 112.4 и датчика 124 поступают соответственно на пару входов умножителя 112.6, где производится их перемножение. Сигнал с выхода умножителя 112.6 поступает на второй вход делителя 117. В делителе 117 производится деление сигнала, поступившего на его первый вход, на сигнал, поступивший на его второй вход. Сигнал с выхода делителя 117 поступает на второй вход умножителя 112.7, где производится его перемножение с сигналом, поступившим на его первый вход.The signals converted to FP 111.1, 111.2 and 111.3, from their outputs are fed to the corresponding inputs of the adder 113.1. The pairwise multiplied signals from the outputs of the multipliers 112.1, 112.2 and 112.3 are fed to the corresponding inputs of the adder 113.2. The signals summed in each of the adders 113.1 and 113.2, from their outputs, respectively arrive at the first and second inputs of the
Сигнал с выхода умножителя 112.7 поступает на объединенные первые входы ЭС 116 и коммутатора 118.1. Сигнал с выхода датчика 125 поступает на объединенные вторые входы ЭС 116 и коммутатора 118.1. В ЭС 116 формируется сигнал логической единицы в случае, если сигнал, поступивший на его первый вход меньше сигнала, поступившего на его второй вход, или сигнал логического нуля в противном случае. Сигнал логических единицы или нуля с выхода ЭС 116 поступает на управляющий вход коммутатора 118.1. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 118.1 сигнала логической единицы его первый вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его первого входа поступает на его выход, а в случае поступления на управляющий вход коммутатора 118.1 сигнала логического нуля его второй вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его второго входа поступает на его выход. Сигнал с выхода коммутатора 118.1 поступает на вход ФП 121, после преобразования в котором с выхода ФП 121 сигнал поступает на первый вход коммутатора 118.2.The signal from the output of the multiplier 112.7 is fed to the combined first inputs of the
Сигналы с выходов датчиков 126 и 127 поступают соответственно на первый и второй входы коммутатора 119. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 119 сигнала логической единицы его первый вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его первого входа поступает на его выход, а в случае поступления на управляющий вход коммутатора 119 сигнала логического нуля его второй вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его второго входа поступает на его выход. Сигнал с выхода коммутатора 119 поступает на второй вход коммутатора 118.2. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 118.2 сигнала логической единицы его первый вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его первого входа поступает на его выход, а в случае поступления на управляющий вход коммутатора 118.2 логического нуля его второй вход подсоединяется к его выходу и, соответственно, сигнал с его второго входа поступает на его выход. Сигнал, соответствующий значению угла β наклона фронта волны ИРИ, с выхода коммутатора 118.2 поступает на выход (Вых.) ВУМ 16.The signals from the outputs of the
Функциональная схема варианта реализации БОА 17 (фиг.22) содержит вычитатель 128, два сумматора 129.1 и 129.2, делитель 130, ФП 131 вида |Х|, элемент сравнения (ЭС) 132, умножитель 133, два коммутатора 134.1 и 134.2 и датчики 135 и 136 значения π и числа 2 соответственно, причем управляющий вход коммутатора 134.1 является первым входом (Вх.1) БОА 17, а выход коммутатора 134.1 является выходом (Вых.) БОА 17, объединенные вторые входы вычитателя 128 и сумматора 129.1 являются вторым входом (Вх.2) БОА 17, объединенные первые входы вычитателя 128 и сумматора 129.1 и второй вход коммутатора 134.2 являются третьим входом (Вх.3) БОА 17, а управляющий вход коммутатора 134.2 является четвертым входом (Вх.4) БОА 17. Кроме того, выход вычитателя 128 подсоединен к входу ФП 131, выход которого подсоединен к первому входу ЭС 132. Выход датчика 135 подсоединен к объединенным вторым входам ЭС 132 и умножителя 133. Выход ЭС 132 подсоединен к первому входу умножителя 133. Выход сумматора 129.1 совместно с выходом датчика 136 подсоединены соответственно к первому и второму входам делителя 130, выход которого совместно с выходом умножителя 133 подсоединены соответственно к паре входов сумматора 129.2, выход которого подсоединен к объединенным первым входам коммутаторов 134.1 и 134.2.Functional diagram of an embodiment of BOA 17 (FIG. 22) comprises a
БОА 17 работает следующим образом. Сигналы, соответствующие первому сигналу логической единицы или нуля, значению азимута θφ, значению азимута θR и второму сигналу логических единицы или нуля, с входов Вх.1, Вх.2, Вх.3 и Вх.4 БОА 17 поступают соответственно на управляющий вход коммутатора 134.1, на объединенные входы вычитателя 128 и сумматора 129.1, на объединенные первые входы вычитателя 128 и сумматора 129.1 и второй вход коммутатора 134.2 и на управляющий вход коммутатора 134.2. Сигнал с выхода вычитателя 128 поступает на вход ФП 131 и далее, с его выхода поступает на первый вход ЭС 132. Суммарный сигнал с выхода сумматора 129.1 и сигнал с выхода датчика 136 поступают соответственно на первый и второй входы делителя 130, где производится деление сигнала, поступившего на его первый вход, на сигнал, поступивший на его второй вход. Сигнал с выхода датчика 135 поступает на объединенные вторые входы ЭС 132 и умножителя 133. На выходе ЭС 132 формируется сигнал, соответствующий единице в случае, если сигнал, поступивший на его первый вход, не меньше сигнала, поступившего на его второй вход, или сигнал, соответствующий нулю, в противном случае. Сигнал с выхода ЭС 132 поступает на первый вход умножителя 133, где производится его перемножение с сигналом, поступившим на его второй вход. Сигналы с выходов умножителя 133 и делителя 130 поступают соответственно на пару входов сумматора 129.2, где производится их суммирование. Сигнал с выхода сумматора 129.2 поступает на объединенные первые входы коммутаторов 134.1 и 134.2. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 134.2 сигнала логической единицы его первый вход подсоединяется к его выходу, и, соответственно, сигнал с его первого входа поступает на его выход. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 134.2 сигнала логического нуля его второй вход подсоединяется к его выходу, и, соответственно, сигнал с его второго входа поступает на его выход. В случае поступления на управляющий вход коммутатора 134.1 сигнала логической единицы его первый вход подсоединяется к его выходу, и, соответственно, сигнал с его первого входа поступает на его выход. А в случае поступления на управляющий вход коммутатора 134.1 сигнала логического нуля его второй вход подсоединяется к его выходу, и, соответственно, сигнал с его второго входа поступает на его выход. Сигнал, соответствующий однозначному значению азимута θ, с выхода коммутатора 134.1 поступает на выход (Вых.) БОА 17.
Функциональная схема варианта реализации каждого из БФРС 4.1, 4.2 и 4.3 (фиг.23) содержит два вычитателя 137.1 и 137.2, два ФП 138.1 и 138.2 вида X2 и последовательно соединенные сумматор 139 и ФП 140 вида , причем первые входы вычитателей 137.1 и 137.2 являются соответственно первым (Вх.11) и вторым (Вх.12) входами первой пары входов БФРС 4.1 (4.2, 4.3), вторые входы вычитателей 137.1 и 137.2 являются соответственно первым (Вх.21) и вторым (Вх.22) входами второй пары входов БФРС 4.1 (4.2, 4.3), выход вычитателя 137.1 подсоединен к входу ФП 138.1 и одновременно является вторым выходом (Вых.2) БФРС 4.1 (4.2, 4.3), выход вычитателя 137.2 подсоединен к входу ФП 138.2 и одновременно является третьим выходом (Вых.3) БФРС 4.1 (4.2, 4.3), выходы ФП 138.1 и 138.2 подсоединены соответственно к паре входов сумматора 139, а выход ФП 140 является первым выходом (Вых.1) БФРС 4.1 (4.2, 4.3).The functional diagram of an implementation option for each of the BFRS 4.1, 4.2 and 4.3 (Fig. 23) contains two subtractors 137.1 and 137.2, two AF 138.1 and 138.2 of the form X 2 and series-connected
БФРС 4.1 (4.2, 4.3) работает следующим образом. Сигналы, соответствующие действительной и мнимой составляющим первого сигнала, действительной и мнимой составляющими второго сигнала, с входов Вх.11, Вх.12, Вх.21 и Вх.22 БФРС 4.1 (4.2, 4.3) поступают соответственно на первые входы вычитателей 137.1 и 137.2 и на вторые входы вычитателей 137.1 и 137.2. В каждом из вычитателей 137.1 и 137.2 производится вычитание сигнала, поступившего на его второй вход, из сигнала, поступившего на его первый вход. Сигналы с выходов вычитателей 137.1 и 137.2, соответствующие действительной и мнимой составляющим разностного сигнала, поступают соответственно на входы ФП 138.1 и 138.2 и, кроме того, соответственно, на второй (Вых.2) и третий (Вых.3) выходы БФРС 4.1 (4.2, 4.3). После преобразования сигналов в ФП 138.1 и 138.2 сигналы с их выходов поступают соответственно на пару входов сумматора 139, где они суммируются, и далее просуммированный сигнал с выхода сумматора 139 поступает на вход ФП 140. После преобразования сигнала в ФП 140 сигнал, соответствующий амплитудному значению разностного сигнала, с выхода ФП 140 поступает на первый выход (Вых.1) БФРС 4.1 (4.2, 4.3).BFRS 4.1 (4.2, 4.3) works as follows. The signals corresponding to the real and imaginary components of the first signal, the real and imaginary components of the second signal, from inputs Вх.11, Вх.12, Вх.21 and Вх.22 BFRS 4.1 (4.2, 4.3) are received respectively at the first inputs of the subtractors 137.1 and 137.2 and to the second inputs of the subtractors 137.1 and 137.2. In each of the subtractors 137.1 and 137.2, the signal received at its second input is subtracted from the signal received at its first input. The signals from the outputs of the subtractors 137.1 and 137.2, corresponding to the real and imaginary components of the difference signal, are supplied to the inputs of the FI 138.1 and 138.2, respectively, and, in addition, to the second (Out.2) and third (Out.3) outputs of the BFRS 4.1 (4.2 , 4.3). After converting the signals to FP 138.1 and 138.2, the signals from their outputs are respectively sent to the pair of inputs of the
Специалистам понятно, что варианты реализации различных блоков функциональной схемы радиопеленгатора (фиг.6) могут иметь различные конструктивные отличия, не являющиеся предметом настоящего изобретения. Так, варианты реализации антенн 1.1, 1.2 и 1.3 приведены, например, в [12. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. - М.: Сов. радио, 1974], радиоприемных блоков 2.1, 2.2 и 2.3 - в [13. Рэд Эт. Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие: Пер. с нем. - М.: Мир, 1989]; [14. Ашихмин А.В. Сергеев В.Б., Сергиенко А.Р. Радиоприемные тракты комплексов автоматизированного радиоконтроля: особенности, решения и перспективы. - Специальная техника, специальный выпуск, 2002, с.57-64]; [15. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987]; [16. Нефедов Е.И., Саидов А.С., Тагилаев А.Р. Широкополосные микрополосковые управляющие устройства СВЧ. - М.: Радио и связь, 1994]. Реализация других блоков устройства и их функциональных элементов, основанных на цифровой обработке сигналов, описана в ряде работ [17. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1978]; [18. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986]; [19. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001]; [20. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. - СПб.: Политехника, 1999].It will be appreciated by those skilled in the art that embodiments of various blocks of the direction finder functional diagram (FIG. 6) may have various design differences that are not the subject of the present invention. So, the implementation options for antennas 1.1, 1.2 and 1.3 are given, for example, in [12. Drabkin A.L., Zuzenko V.L., Kislov A.G. Antenna feeder devices. - M .: Owls. radio, 1974], radio receiving units 2.1, 2.2 and 2.3 - in [13. Red at. T. Circuitry of radio receivers. Practical Guide: Trans. with him. - M .: Mir, 1989]; [fourteen. Ashikhmin A.V. Sergeev V.B., Sergienko A.R. Radio receiving tracts of automated radio monitoring complexes: features, solutions and prospects. - Special equipment, special issue, 2002, p. 57-64]; [fifteen. Weissblat A.V. Microwave switching devices on semiconductor diodes. - M .: Radio and communications, 1987]; [16. Nefedov E.I., Saidov A.S., Tagilaev A.R. Microwave Broadband Microstrip Controls. - M .: Radio and communications, 1994]. The implementation of other device units and their functional elements based on digital signal processing is described in a number of works [17. Rabiner L., Gould B. Theory and application of digital signal processing. - M .: Mir, 1978]; [eighteen. Horowitz P., Hill W. Art of circuitry: Per. from English - M .: Mir, 1986]; [19. Ugryumov E.P. Digital circuitry. - SPb .: BHV - Petersburg, 2001]; [twenty. Kupriyanov M.S., Matyushkin B.D. Digital signal processing: processors, algorithms, design tools. - St. Petersburg: Polytechnic, 1999].
Предложенные способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления реализованы при модернизации малой серии радиоэлектронных комплексов обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучения. Внешний вид эквидистантной кольцевой антенной решетки, содержащей три идентичные ненаправленные осесимметричные антенны вибраторного типа в симметричном исполнении с вышеупомянутыми электродинамическими размерами, размещенной на мачтовом устройстве, обеспечивающей функционирование радиопеленгатора в соответствии с предложенным способом радиопеленгования в рабочем диапазоне изменения длин волн λ радиосигнала с коэффициентом перекрытия (λmax и λmin - максимальная и минимальная длина волны рабочего диапазона длин волн) представлен на фиг.24, а внешний вид приемоиндикатора радиопеленгатора, включающего остальные блоки радиопеленгатора и монитор автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, представлен на фиг.25. На фиг.26, 27 и 28 приведены экспериментальные результаты пеленгования широкополосного источника радиоизлучения одним из образцов вышеупомянутого радиопеленгатора при следующих условиях: а) спектральные составляющие пеленгуемого сигнала равномерно распределены в полосе длин волн λmax≤λ≤λmin с коэффициентом перекрытия kλ=4; б) расстояние b между антеннами решетки и длина 2la симметричных антенн решетки удовлетворяет условиям и соответственно; в) отношение сигнал/шум на частотах измерений составляло в среднем 30 дБ; г) сигналы от пеленгуемого источника радиоизлучения до радиопеленгатора распространялись в виде поверхностных электромагнитных волн (β=0); д) истинные значения азимутов θ ИРИ составляли 181° (фиг.26), 196,8° (фиг.27) и 211,7° (фиг.28) соответственно; е) результаты пеленгования отмечались на экране монитора АРМ оператора в виде точек на частотной оси (оси длин волн λ радиосигнала) в полярной системе координат (частота составляющих радиосигнала соответствует и пропорциональна радиальной координате, а значение азимута соответствует угловой координате) и, кроме того, в виде фрагмента таблицы текущих измеренных значений азимутов частотных составляющих широкополосного источника радиоизлучения. Усредненная по всем азимутальным направлениям и частотным составляющим систематическая средняя квадратическая ошибка σθs определения азимута вышеупомянутым радиопеленгатором, включающая как методическую, так и структурную (обусловленную погрешностями калибровки каналов радиопеленгатора и неидентичностью конструкции антенной решетки) составляющие, при проведении серии повторяющихся экспериментов в различных условиях составляет (0,5÷0,7)°. Из сравнения результатов экспериментальных исследований, приведенных на фиг.26, 27 и 28 для различных азимутов θ, следует, что методическая составляющая ошибок пеленгования, устранение которой является целью изобретения, проявляющаяся согласно предложенному способу пеленгования в максимальной степени для азимутального направления θ=196,8°, не превышает структурную составляющую ошибок пеленгования, проявляющуюся для всех азимутальных направлений и полностью определяющую ошибки пеленгования для азимутальных направлений θ=181° и θ=211,7°. Необходимо отметить, что согласно фиг.5 для указанных электродинамических размеров трехэлементной решетки (кривая 3 на фиг.5) методические составляющие ошибок пеленгования, обусловленные взаимным влиянием антенн и мачтового устройство, свойственные аналогу [8], на порядок превышают общие систематические ошибки, характерные для радиопеленгатора, реализующего предложенный способ радиопеленгования.The proposed method of direction finding and direction finding for its implementation are implemented during the modernization of a small series of electronic systems for detecting and determining the location of radio emission sources. Appearance of an equidistant annular antenna array containing three identical axisless symmetric vibrator-type antennas in a symmetrical design with the aforementioned electrodynamic dimensions, mounted on a mast device, providing the operation of the direction finder in accordance with the proposed direction finding method in the operating range of the wavelength λ of the radio signal with an overlap coefficient (λ max and λ min are the maximum and minimum wavelengths of the operating wavelength range) is shown in FIG. 24, and the appearance of the radio direction finder including the other direction finder blocks and the operator’s automated workstation monitor (AWP) is shown in FIG. 25. FIGS. 26, 27 and 28 show the experimental results of direction finding of a broadband radio emission source by one of the samples of the aforementioned direction finder under the following conditions: a) the spectral components of the direction-finding signal are uniformly distributed in the wavelength band λ max ≤λ≤λ min with an overlap coefficient k λ = 4 ; b) the distance b between the array antennas and the length 2l a of the symmetrical array antennas satisfies the conditions and respectively; c) the signal-to-noise ratio at measurement frequencies averaged 30 dB; d) the signals from the direction-finding source of radio emission to the direction finder were propagated in the form of surface electromagnetic waves (β = 0); e) the true azimuths θ of the IRI were 181 ° (Fig. 26), 196.8 ° (Fig. 27) and 211.7 ° (Fig. 28), respectively; f) direction finding results were recorded on the operator’s workstation monitor screen in the form of points on the frequency axis (wavelength axis λ of the radio signal) in the polar coordinate system (the frequency of the radio signal components corresponds and is proportional to the radial coordinate, and the azimuth value corresponds to the angular coordinate) and, in addition, in the form of a fragment of the table of the current measured azimuths of the frequency components of the broadband source of radio emission. The systematic mean square error σ θs averaged over all azimuthal directions and frequency components of the azimuth of the aforementioned direction finder, including both the methodological and structural (due to the errors in the calibration of the direction finder channels and the identity of the antenna array design), constitutes (during a series of repeated experiments under various conditions, 0.5 ÷ 0.7) °. From a comparison of the results of experimental studies shown in Figs. 26, 27 and 28 for different azimuths θ, it follows that the methodological component of direction finding errors, the elimination of which is the aim of the invention, manifested according to the proposed direction finding method to the maximum extent for the azimuth direction θ = 196.8 ° does not exceed the structural component of direction finding errors, which manifests itself for all azimuthal directions and completely determines direction finding errors for the azimuthal directions θ = 181 ° and θ = 211.7 °. It should be noted that according to FIG. 5, for the indicated electrodynamic dimensions of the three-element grating (
Предложенный способ радиопеленгования по сравнению с ближайшим аналогом [10] обеспечивает:The proposed method of direction finding in comparison with the closest analogue [10] provides:
во-первых, при одинаковом отношении расстояния b между антеннами трехэлементной решетки к длине волны радиосигнала уменьшение в 2 раза ошибок "разноса";firstly, with the same ratio of the distance b between the antennas of the three-element array to the wavelength of the radio signal, a 2-fold reduction in the "separation" errors;
во-вторых, при одинаковой предельно допустимой вероятности возникновения аномальных ошибок пеленгования, связанных с искажением фазовых диаграмм направленности антенн из-за взаимного влияния антенн и мачтового устройства, и случайных ошибок измерения разностей фаз между сигналами, принятыми антеннами с существенно различающимися амплитудными диаграммами направленности, возможность увеличения в (1,9÷2,2) раза расстояния b между антеннами трехэлементной решетки, что обеспечивает соответствующее улучшение предельной чувствительности радиопеленгования;secondly, with the same maximum permissible probability of occurrence of anomalous direction finding errors associated with distortion of the phase patterns of antennas due to the mutual influence of antennas and a mast device, and random errors in measuring phase differences between signals received by antennas with significantly different amplitude radiation patterns, the possibility increase (1.9 ÷ 2.2) times the distance b between the antennas of the three-element array, which provides a corresponding improvement in the limiting sensitivity p direction finding;
в-третьих, устранение методических составляющих ошибок определения угла β наклона фронта волны радиосигнала, обусловленных взаимным влиянием между антеннами и влиянием мачтового устройства.thirdly, the elimination of the methodological components of errors in determining the angle β of the slope of the wave front of the radio signal due to the mutual influence between the antennas and the influence of the mast device.
Кроме того, предложенные способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления по сравнению с ближайшим аналогом [10] и другими аналогами [8], [9] позволяют проводить оценку достоверности результатов пеленгования (определение наличия в момент измерений помехового радиосигнала или оценивание отношения сигнал/(шум + помеха)) без статистической обработки результатов измерений, обычно применяемой в вышеуказанных случаях, что позволяет повысить эффективность функционирования радиопеленгатора в сложной радиоэлектронной обстановке и обеспечивает возможность создания быстродействующих автоматических радиопеленгаторов.In addition, the proposed method of direction finding and direction finding for its implementation in comparison with the closest analogue [10] and other analogs [8], [9] allow us to evaluate the reliability of the results of direction finding (determining the presence of a jamming radio signal at the time of measurement or evaluating the signal / (noise ratio) + interference)) without statistical processing of the measurement results, usually used in the above cases, which improves the efficiency of the operation of the direction finder in complex electronic environments and enables the creation of high-speed automatic direction finders.
Свойственные предложенным способу радиопеленгования и радиопеленгатору для его осуществления малые ошибки "разноса", не превышающие 0,45° при максимальном для однозначного пеленгования относительном размере базы решетки , отсутствие зависимости погрешности определения азимута θ и угла β наклона фронта волны от степени электродинамического взаимодействия между антеннами трехэлементной решетки и влияния мачтового устройства, возможность оценивания отношения сигнал/(помеха + шум) без необходимости статистической обработки результатов измерений в течение увеличенного промежутка времени, позволяет повысить точность и угловую чувствительность малобазовых радиопеленгаторов и обеспечить возможность оперативного оценивания достоверности результатов пеленгования.Small "separation" errors typical of the proposed direction finding method and the direction finder for its implementation do not exceed 0.45 ° at the maximum relative size of the grating base for unambiguous direction finding , the absence of dependence of the error in determining the azimuth θ and the angle β of the wavefront inclination on the degree of electrodynamic interaction between the antennas of the three-element array and the influence of the mast device, the possibility of estimating the signal / (noise + noise) ratio without the need for statistical processing of measurement results over an extended period of time, allows accuracy and angular sensitivity of low-base direction finders and provide the ability to quickly evaluate the reliability of the results of langaniya.
Наиболее успешно заявленные способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления могут быть использованы в широкополосных быстродействующих мобильных комплексах обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучения, предназначенных, в том числе, для функционирования в сложной радиоэлектронной обстановке.The most successfully claimed radio direction finding method and direction finder for its implementation can be used in broadband high-speed mobile complexes for detecting and determining the location of radio emission sources, which are intended, inter alia, for functioning in a complex electronic environment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006119807/09A RU2303274C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006119807/09A RU2303274C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2303274C1 true RU2303274C1 (en) | 2007-07-20 |
Family
ID=38431215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006119807/09A RU2303274C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2303274C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444748C2 (en) * | 2010-02-02 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ"Связь") | Method for determining distance to radiating antenna of surveillance radar |
RU2614035C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-03-22 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles |
RU2631944C1 (en) * | 2016-07-15 | 2017-09-29 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for determining directions to radio-frequency sources |
RU2736414C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-11-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method of spatial filtering of signals |
CN117910283A (en) * | 2024-03-20 | 2024-04-19 | 江西红声技术有限公司 | Rapid detection method, system, storage medium and computer for direction-finding antenna array |
-
2006
- 2006-06-07 RU RU2006119807/09A patent/RU2303274C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444748C2 (en) * | 2010-02-02 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ"Связь") | Method for determining distance to radiating antenna of surveillance radar |
RU2614035C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-03-22 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles |
RU2631944C1 (en) * | 2016-07-15 | 2017-09-29 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for determining directions to radio-frequency sources |
RU2736414C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-11-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method of spatial filtering of signals |
CN117910283A (en) * | 2024-03-20 | 2024-04-19 | 江西红声技术有限公司 | Rapid detection method, system, storage medium and computer for direction-finding antenna array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10539645B2 (en) | Angle of arrival estimation | |
KR101357690B1 (en) | The calculation method of interferometer array antenna spacing ratios for direction finder | |
Dehghani et al. | FOMP algorithm for direction of arrival estimation | |
RU2303274C1 (en) | Radio direction-finding method and radio direction finder for realization of said method | |
WO2012155993A1 (en) | Method, device and system for position determination | |
CN109521426B (en) | Method and device for obtaining angle of target based on automobile radar | |
ES2967254T3 (en) | Location procedure to locate at least one object using wave-based signals and location system | |
RU2598648C1 (en) | Method for radio direction-finding and radio direction finder therefor | |
Liao et al. | A generalized algorithm for fast two-dimensional angle estimation of a single source with uniform circular arrays | |
Ahmed et al. | Performance analysis of efficient computing techniques for direction of arrival estimation of underwater multi targets | |
EP2843437B1 (en) | Direction of arrival determination for a radio signal | |
CN108710103A (en) | Strong and weak multiple target super-resolution direction finding based on thinned array and Sources number estimation method | |
Shen et al. | Estimating multiple target locations in multi-path environments | |
Pasya et al. | Joint Direction‐of‐Departure and Direction‐of‐Arrival Estimation in a UWB MIMO Radar Detecting Targets with Fluctuating Radar Cross Sections | |
RU2615491C1 (en) | Method for simultaneous measuring two angular objective coordinates in review amplitude monopulse radar system with antenna array and digital signal processing | |
US11977152B2 (en) | Direction finding technique in radar array signal processing | |
CN114114240B (en) | Three-dimensional target tracking method and device of ultra-sparse array under influence of grating lobes | |
Zhang et al. | Explicit Joint Resolution Limit for Range and Direction-of-Arrival Estimation in MIMO Radar | |
KR101032299B1 (en) | Self-calibration orientation detection method in multibaseline interferometer system | |
RU2713503C1 (en) | Method of angular superresolution in receiving digital antenna arrays | |
Chen et al. | Information-theoretic optimal radar waveform selection with multi-sensor cooperation for LPI purpose | |
Vermesan et al. | Ghost image cancellation algorithm through numeric beamforming for multi‐antenna radar imaging | |
Grice et al. | Direction of arrival estimation using advanced signal processing | |
Huang et al. | A closed-form phase-comparison ML DOA estimator for automotive radar with one single snapshot | |
RU2521959C1 (en) | Amplitude-based method for radio direction-finding and radio direction-finder for implementation thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120608 |