RU2096797C1 - Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder - Google Patents
Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096797C1 RU2096797C1 RU96113892/09A RU96113892A RU2096797C1 RU 2096797 C1 RU2096797 C1 RU 2096797C1 RU 96113892/09 A RU96113892/09 A RU 96113892/09A RU 96113892 A RU96113892 A RU 96113892A RU 2096797 C1 RU2096797 C1 RU 2096797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- channel
- receiver
- signals
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для одновременного пеленгования нескольких источников радиоизлучения. The invention relates to radio engineering and can be used for simultaneous direction finding of several sources of radio emission.
Известен пеленгатор типа РА 055 (фирма Rohde Schwarz, ФРГ, 1988), включающий ненаправленную антенну, соосную с ней кольцевую антенную решетку, блок сканирования, двухканальный приемник с общим гетеродином, генератор синхроимпульсов и вычислитель пеленга. Ограничением устройства является невозможность определения пеленга одновременно нескольких источников радиоизлучения. Known direction finder type RA 055 (company Rohde Schwarz, Germany, 1988), including an omnidirectional antenna, a ring antenna array coaxial with it, a scanning unit, a two-channel receiver with a common local oscillator, a clock generator and a bearing calculator. A limitation of the device is the inability to determine the bearing simultaneously of several sources of radio emission.
Известен метод многоканальной пеленгации, включающий прием радиосигналов направленной антенной системой, преобразование сигналов многоканальным приемником для получения спектральных характеристик каждого канала, сравнение спектральных характеристик сигналов, по которому судят о значении пеленга [1]
Известен также многоканальный пеленгатор, содержащий антенную систему, соединенную с блоком сканирования, многоканальный приемник, выходы которого через соответствующие аналого-цифровые преобразователи соединены с входами соответствующих блоков дискретного преобразования Фурье, выходы которых соединены с вычислителем пеленга [2]
Ограничениями указанных метода и устройства являются невысокое качество пеленга сигналов близких направлений и сложность аппаратной функции пеленга, обусловленная большими массивами обрабатываемой информации; сложность конструкции, обусловленная необходимостью одновременной обработки сигналов каждого канала приемника и сложностью блока сканирования.The known method of multi-channel direction finding, including receiving radio signals by a directional antenna system, converting signals with a multi-channel receiver to obtain the spectral characteristics of each channel, comparing the spectral characteristics of the signals by which the value of the bearing is judged [1]
Also known is a multi-channel direction finder containing an antenna system connected to a scanning unit, a multi-channel receiver, the outputs of which are connected via inputs of corresponding analog-to-digital converters to the inputs of the corresponding discrete Fourier transform blocks, the outputs of which are connected to a bearing calculator [2]
The limitations of the indicated method and device are the low quality of the bearing of signals of close directions and the complexity of the hardware function of the bearing, due to the large arrays of processed information; design complexity due to the need to simultaneously process the signals of each channel of the receiver and the complexity of the scanning unit.
Задача, решаемая изобретением, повышение качества. The problem solved by the invention, improving quality.
Технический результат для способа, который может быть получен при осуществлении изобретения, повышение точности и скорости обработки информации о пеленге. The technical result for the method that can be obtained by carrying out the invention, improving the accuracy and speed of processing information about the bearing.
Технический результат для устройства повышение точности и упрощение определения направления пеленга. The technical result for the device is improving accuracy and simplifying the determination of the direction of the bearing.
Поставленная задача решается тем, что в способе пеленгации радиосигналов, включающем прием радиосигналов направленной антенной системой, преобразование сигналов многоканальным приемником для получения спектральных характеристик сигналов каждого канала, сравнение спектральных характеристик, по результату которого судят о значении пеленга, согласно изобретению направленную антенную систему формируют из элементов антенной решетки и из одного элемента, который выполняют с возможностью широкополосного изотропного ненаправленного приема и связывают с опорным каналом приемника, а приемник выполняют с общим гетеродином для всех каналов, при получении спектральных характеристик каждого канала попарно измеряют на совпадающих интервалах времени комплексные спектры сигналов каждого канала и опорного канала, разбивают комплексные спектры на выбранные частотные поддиапазоны и для каждого частотного поддиапазона производят сравнение комплексных спектральных характеристик. The problem is solved in that in a method of direction finding radio signals, including receiving radio signals by a directional antenna system, converting the signals with a multi-channel receiver to obtain the spectral characteristics of the signals of each channel, comparing the spectral characteristics, the result of which is judged on the value of the bearing, according to the invention, the directional antenna system is formed from elements antenna array and from one element, which is performed with the possibility of broadband isotropic non-directional and they are associated with the reference channel of the receiver, and the receiver is performed with a common local oscillator for all channels, upon obtaining the spectral characteristics of each channel, the complex spectra of the signals of each channel and the reference channel are measured in pairs at the same time intervals, the complex spectra are divided into selected frequency subbands and for each frequency sub-bands compare complex spectral characteristics.
Возможен дополнительный вариант осуществления способа, в котором целесообразно, чтобы сравнение комплексных спектральных характеристик сигналов для канала с элементами решетки и опорного канала осуществляли путем определения свертки комплексно сопряженных спектров для каждого частотного поддиапазона, получая комплексные амплитуды сигналов для каждого канала и выбранного частотного поддиапазона, и путем осуществления преобразования Фурье по всем каналам, выделяя максимальный модуль компоненты спектров сигналов свертки преобразования Фурье, а по значению аргумента максимального модуля компоненты судят о значении пеленга. A further embodiment of the method is possible, in which it is advisable that the complex spectral characteristics of the signals for the channel with the elements of the grating and the reference channel are compared by determining the convolution of the complex conjugate spectra for each frequency subband, obtaining complex signal amplitudes for each channel and the selected frequency subband, and by Fourier transform for all channels, highlighting the maximum module of the spectral components of the convolution signal Fourier analysis, and by the value of the argument of the maximum module, the components judge the value of the bearing.
Поставленная задача решается также тем, что в многоканальном пеленгаторе, содержащем антенную систему, соединенную с блоком сканирования, приемник, выполненный многоканальным, входы которого соединены с антенной системой, а выходы через аналого-цифровые преобразователи соединены с входами блоков преобразования Фурье, выходы которых соединены с входами вычислителя пеленга, согласно изобретению антенная система выполнена из антенной решетки и ненаправленной антенны, блок сканирования выполнен в виде коммутатора, приемник выполнен с общим гетеродином и двумя каналами опорным и сигнальным, сигнальный вход приемника выполнен с возможностью последовательной коммутации посредством коммутатора к выходам элементов антенной решетки, а опорный вход подсоединен к выходу ненаправленной антенны, введены генератор синхроимпульсов и запоминающие устройства компонент спектра для сигнального и опорного каналов, синхровыход генератора синхроимпульсов подсоединен к управляющему входу коммутатора и к синхровходам аналого-цифровых преобразователей, блоков преобразования Фурье и вычислителя пеленга, а выходы блоков преобразования Фурье для сигнального и опорного каналов соответственно соединены с входами вычислителя пеленга через запоминающие устройства компонент спектра для сигнального и опорного каналов соответственно. The problem is also solved by the fact that in a multi-channel direction finder containing an antenna system connected to the scanning unit, the receiver is multi-channel, the inputs of which are connected to the antenna system, and the outputs through analog-to-digital converters are connected to the inputs of the Fourier transform blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the bearing computer, according to the invention, the antenna system is made of an antenna array and an omnidirectional antenna, the scanning unit is made in the form of a switch, the receiver is made with with a local oscillator and two channels, the reference and signal, the signal input of the receiver is capable of sequential switching via a switch to the outputs of the antenna array elements, and the reference input is connected to the output of the omnidirectional antenna, a clock generator and memory components of the spectrum components for the signal and reference channels, a clock output of the generator are introduced clock pulses connected to the control input of the switch and to the clock inputs of analog-to-digital converters, Fourier transform blocks and a bearing calculator, and the outputs of the Fourier transform blocks for the signal and reference channels, respectively, are connected to the inputs of the bearing calculator through the storage devices of the spectrum components for the signal and reference channels, respectively.
Возможны варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы
вычислитель пеленга был выполнен из вычислителя сверток, блока преобразования Фурье сверток, вычислителя аргумента компоненты углового спектра с наибольшим значением модуля, связанных последовательно;
в качестве ненаправленной антенны была выбрана широкополосная изотропная антенна;
в качестве ненаправленной антенны была выбрана конусно-щелевая антенна;
в качестве антенной решетки была выбрана кольцевая антенная решетка, элементы которой расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру окружности, при этом элементы антенной решетки выполнены из несимметричных или симметричных вибраторов, максимумы диаграмм направленности которых ориентированы вдоль радиусов от центра;
конусно-щелевая антенна была расположена в центре упомянутой окружности соосно с ней;
антенная решетка была выполнена из не менее трех линейных антенных решеток, а ненаправленная антенна была бы расположена в произвольной точке азимутальной плоскости, при этом максимумы направленности элементов антенной решетки ориентированы по нормали к плоскости их расположения.Possible embodiments of the device, in which it is advisable that
the bearing calculator was made up of a convolution calculator, a convolution Fourier transform unit, an argument calculator of an angular spectrum component with the largest modulus value connected in series;
as an omnidirectional antenna, a broadband isotropic antenna was chosen;
a cone-slot antenna was chosen as an omnidirectional antenna;
as an antenna array, a ring antenna array was selected, the elements of which are located at the same distance from each other around the circumference of the circle, while the elements of the antenna array are made of asymmetric or symmetric vibrators whose maximum radiation patterns are oriented along radii from the center;
a cone-slot antenna was located in the center of the said circle coaxially with it;
the antenna array was made of at least three linear antenna arrays, and the non-directional antenna would be located at an arbitrary point in the azimuthal plane, while the directional maxima of the elements of the antenna array are oriented normal to the plane of their location.
За счет выполнения многоканального пеленгатора с опорным и сигнальным каналами, введения запоминающих устройств компонент спектра, связанных описанным выше образом, удается решить поставленную задачу с достижением технического результата. Due to the implementation of a multi-channel direction finder with reference and signal channels, the introduction of storage devices of the spectrum components related in the manner described above, it is possible to solve the problem with the achievement of the technical result.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными при рассмотрении примеров его осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображена функциональная схема многоканального пеленгатора. These advantages, as well as the features of the present invention will become apparent when considering examples of its implementation with reference to the accompanying drawing, which shows a functional diagram of a multi-channel direction finder.
Устройство содержит антенную систему 1, связанную с блоком 2 сканирования. Приемник 3 выполнен многоканальным и его входы соединены с антенной системой 1, а выходы через аналого-цифровые преобразователи 4 и 5 соединены с входами блоков 6 и 7 дискретного преобразования Фурье. Выходы блоков 6 и 7 соединены с входами вычислителя 8 пеленга. The device comprises an antenna system 1 connected to a scanning unit 2. The receiver 3 is multi-channel and its inputs are connected to the antenna system 1, and the outputs through analog-to-digital converters 4 and 5 are connected to the inputs of blocks 6 and 7 of the discrete Fourier transform. The outputs of blocks 6 and 7 are connected to the inputs of the bearing calculator 8.
Антенная система 1 выполнена из антенной решетки 9 и ненаправленной антенны 10. Блок 2 сканирования выполнен в виде коммутатора. Приемник 3 выполнен с общим гетеродином и двумя каналами опорным и сигнальным. Сигнальный вход приемника 3 выполнен с возможностью последовательной коммутации посредством коммутатора 2 к выходам элементов антенной решетки 9, а его опорный вход подсоединен к выходу ненаправленной антенны 10. Синхровыход генератора 11 синхроимпульсов подсоединен к управляющему входу коммутатора 2 и к синхровходам аналого-цифровых преобразователей 4 и 5, блоков 6 и 7 дискретного преобразования Фурье и вычислителя 8 пеленга. Выходы блоков 6 и 7 для сигнального и опорного каналов соответственно соединены с входами вычислителя 8 пеленга через запоминающие устройства 12 и 13 компонент спектра. The antenna system 1 is made of an antenna array 9 and an omnidirectional antenna 10. The scanning unit 2 is made in the form of a switch. The receiver 3 is made with a common local oscillator and two channels of the reference and signal. The signal input of the receiver 3 is made with the possibility of serial switching through the switch 2 to the outputs of the elements of the antenna array 9, and its reference input is connected to the output of the omnidirectional antenna 10. The clock output of the clock generator 11 is connected to the control input of the switch 2 and to the clock inputs of the analog-to-digital converters 4 and 5 , blocks 6 and 7 of the discrete Fourier transform and calculator 8 bearing. The outputs of blocks 6 and 7 for the signal and reference channels, respectively, are connected to the inputs of the bearing calculator 8 through the storage devices 12 and 13 of the spectrum components.
Для дополнительного повышения точности и упрощения устройства вычислитель 8 пеленга состоит из вычислителя 14 сверток, блока 15 дискретного преобразования Фурье сверток, вычислителя 16 аргумента компоненты углового спектра с наибольшим значением модуля, соединенных последовательно. При этом синхровыход генератора 11 соединен с синхровходами вычислителя 14, блока 15 и вычислителя 16. To further improve the accuracy and simplify the device, the bearing calculator 8 consists of a convolution calculator 14, a convolution discrete Fourier transform block 15, and an argument spectrum component calculator 16 with the largest module value connected in series. In this case, the clock output of the generator 11 is connected to the clock inputs of the calculator 14, block 15 and the calculator 16.
Работает многоканальный пеленгатор следующим образом. The multi-channel direction finder works as follows.
Сигналы от пеленгуемых источников излучения принимаются антенной системой 1. Signals from direction finding sources of radiation are received by the antenna system 1.
В зависимости от выбранного вида антенной системы 1 изменяются только величины сдвига фаз Фm(L) между сигналами в m-ом элементе антенной решетки и опорной антенне и значения максимального модуля Qmax L-ой компоненты углового спектра, поэтому вычислитель пеленга отличается в случае использования различных антенных систем только некоторым различием математических выражений, реализуемых вычислителем 8 пеленга. При выборе каких-либо иных антенных систем 1 возможно построение вычислителя 8 с выполнением других математических преобразований от нижеописанных, однако сами функции и функциональные связи между вычислителем 14, блоком 15 и вычислителем 16 при этом не изменятся. Таким образом, рассмотрим работу многоканального пеленгатора с использованием вариантов разных антенных решеток 9, например с кольцевой антенной решеткой и линейной антенной решеткой (ЛАР).Depending on the selected type of antenna system 1, only the phase shift Φ m (L) between the signals in the m-th element of the antenna array and the reference antenna and the values of the maximum modulus Q max of the L-th component of the angular spectrum are changed, therefore, the bearing calculator is different when using different antenna systems only some difference in mathematical expressions implemented by the calculator 8 bearing. When choosing any other antenna systems 1, it is possible to build a calculator 8 with other mathematical transformations from the ones described below, however, the functions and functional relationships between the calculator 14, block 15 and the calculator 16 will not change. Thus, we consider the operation of a multi-channel direction finder using variants of different antenna arrays 9, for example, with a circular antenna array and a linear antenna array (LAR).
Пусть в первом варианте антенная система 1 пеленгатора представляет собой кольцевую антенну решетку 9, элементы которой расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру окружности, и ненаправленную антенну 10, размещенную в центре окружности соосно с ней. Расстояние по периметру между элементами антенной решетки 9 не должно превышать половины длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона. Let in the first embodiment, the antenna system 1 of the direction finder is a ring antenna array 9, the elements of which are located at the same distance from each other around the circumference, and an omnidirectional antenna 10 located in the center of the circle coaxially with it. The distance along the perimeter between the elements of the antenna array 9 should not exceed half the wavelength corresponding to the upper frequency of the operating range.
В другом варианте антенная система 1 представляет собой набор из Mант (три или более) линейных антенных решеток 9 (ЛАР) и ненаправленной антенны 10.In another embodiment, the antenna system 1 is a set of M ant (three or more) linear antenna arrays 9 (LAR) and an omnidirectional antenna 10.
Каждая отдельная r-ая ЛАР, r 1.Mант, содержит совокупность Nант равноотстоящих друг от друга направленных антенных элементов с соответствующей поляризацией, расположенных вдоль прямой линии на расстоянии Dант друг от друга, не превышающем половину длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона. Максимум диаграммы направленности каждого элемента ориентирован по нормали к плоскости ЛАР. Каждая из ЛАР обслуживает соответствующий сектор, например, при трех ЛАР (Mант 3) величина этого сектора может быть равной αобсл(r) 360/Mант. Пространственное положение каждой ЛАР в азимутальной плоскости характеризуется отсчитываемым, например, по часовой стрелке углом αлар(r) между направлением на север и нормалью к плоскости ЛАР, параллельной осям диаграмм направленности антенных элементов. Общая длина ЛАР равна (Nант-1) • Dант, а обслуживаемый ею сектор азимутальной плоскости лежит, например, в пределах от αлар(r) - αобсл /2 до αлар(r) - αобсл /2.Each individual r-th LAR, r 1.M ant , contains a set of N ant equally spaced directed antenna elements with corresponding polarization, located along a straight line at a distance D ant from each other, not exceeding half the wavelength corresponding to the upper frequency of the working range. The maximum radiation pattern of each element is oriented normal to the LAR plane. Each LAR serves the corresponding sector, for example, with three LAR (M ant 3), the value of this sector can be equal to α obsl (r) 360 / M ant . The spatial position of each LAR in the azimuthal plane is characterized by, for example, clockwise the angle α lar (r) between the north direction and the normal to the LAR plane parallel to the axes of the antenna elements. The total length of the LAR is equal to (N ant -1) • D ant , and the sector of the azimuthal plane served by it lies, for example, in the range from α lar (r) - α obsl / 2 to α lar (r) - α obs / 2.
Ненаправленная антенна 10 может быть расположена в произвольной точке азимутальной плоскости, ее положение в азимутальной плоскости относительно первого элемента ЛАР с номером r, r 1.Mант характеризуется отсчитываемым по часовой стрелке углом αоп (r) между направлением на север и линией, соединяющей первый элемент r-ой ЛАР и опорную ненаправленную антенну 10.The omnidirectional antenna 10 can be located at an arbitrary point in the azimuthal plane, its position in the azimuthal plane relative to the first element of the LAR with the number r, r 1.M ant is characterized by a clockwise measured angle α op (r) between the north direction and the line connecting the first element r-th LAR and reference non-directional antenna 10.
Ненаправленная антенна 10 широкополосная изотропная антенна с заданным видом поляризации, обеспечивающая прием в диапазоне требуемых частот, например, конусно-щелевая. Omnidirectional antenna 10 is a broadband isotropic antenna with a given type of polarization, providing reception in the range of required frequencies, for example, a cone-slot.
Совокупности радиосигналов от различных пеленгуемых источников с выходов антенной решетки 9 поступают на входы коммутатора 2, который последовательно пропускает их на сигнальный вход двухканального приемника 3. На его второй опорный вход поступают совокупности тех же сигналов с ненаправленной антенны 10. The sets of radio signals from various direction finding sources from the outputs of the antenna array 9 are fed to the inputs of a switch 2, which sequentially passes them to the signal input of a two-channel receiver 3. At its second reference input, sets of the same signals from an omnidirectional antenna 10 are received.
Радиосигналы, поступившие на входы двухканального приемника 3, переносятся в нем на промежуточную частоту, а при необходимости на видеочастоту. The radio signals received at the inputs of the two-channel receiver 3 are transferred therein to an intermediate frequency, and, if necessary, to a video frequency.
Аналого-цифровые преобразователи 4 и 5 преобразуют сигналы промежуточной частоты в цифровые сигналы, соответствующие радиосигналам, и эти последовательности отсчетов с выходов аналого-цифровых преобразователей 4, 5 объемов N каждая поступают в блоки дискретного преобразования Фурье 6, 7, на выходах которых получают цифровые сигналы, характеризующие спектры совокупностей сигналов от пеленгуемых источников в опорном и коммутируемом трактах объемом N комплексных отсчетов каждый. В дальнейшем для упрощения обработки используют только N/2 комплексных отсчетов каждого спектра, а остальные N/2 отсчетов, соответствующих отрицательным частотам, полагают равными нулю. Спектр для k-го радиоканала соответствует сигналу от k-го источника. Сигнал в k-ом радиоканале для опорного и сигнального трактов может быть представлен следующими выражениями:
где Aк амплитуда принятого радиосигнала в k-ом канале;
ωок угловая чистота принятого радиосигнала в k-ом канале;
θк(t) закон изменения фазы, обусловленной угловой модуляцией принимаемого радиосигнала в k-ом канале;
θоп(k) начальная фаза радиосигнала в k-ом канале в опорном тракте;
θc(k,m) начальная фаза радиосигнала в коммутируемом тракте;
m номер элемента антенной решетки;
θпр1 сдвиг фазы в канале приема опорного сигнала;
θпр2 сдвиг фазы в канале приема коммутируемого сигнала.Analog-to-digital converters 4 and 5 convert the intermediate frequency signals into digital signals corresponding to radio signals, and these sequences of samples from the outputs of analog-to-digital converters 4, 5 of volumes N each enter the discrete Fourier transform 6, 7, at the outputs of which digital signals are received , characterizing the spectra of sets of signals from direction finding sources in the reference and switched paths with a volume of N complex samples each. Subsequently, to simplify the processing, only N / 2 complex samples of each spectrum are used, and the remaining N / 2 samples corresponding to negative frequencies are assumed to be zero. The spectrum for the k-th radio channel corresponds to the signal from the k-th source. The signal in the k-th radio channel for the reference and signal paths can be represented by the following expressions:
where A is the amplitude of the received radio signal in the k-th channel;
ω ok the angular purity of the received radio signal in the k-th channel;
θ to (t) the law of phase change due to the angular modulation of the received radio signal in the k-th channel;
θ op (k) the initial phase of the radio signal in the k-th channel in the reference path;
θ c (k, m) the initial phase of the radio signal in the switched path;
m is the element number of the antenna array;
θ CR1 phase shift in the channel for receiving the reference signal;
θ CR2 phase shift in the receiving channel of the switched signal.
Значения центральных частот fк радиоканалов в полосе анализа df и ширина радиоканала dF априорно известны. Полоса анализа df определяется принятой аппаратной реализацией. В запоминающих устройствах 12, 13 получают цифровые сигналы, соответствующие компонентам спектров в полосе анализа df для сигнального и опорного каналов, при этом каждой компоненте спектра соответствует порядковый номер, соответствующий частоте компоненты, и номер величины амплитуды, проградуированный в соответствии со значением компоненты амплитуды спектра.The values of the central frequencies f k of the radio channels in the analysis band df and the width of the radio channel dF are a priori known. The df analysis band is determined by the accepted hardware implementation. In the storage devices 12, 13, digital signals are obtained that correspond to the components of the spectra in the df analysis band for the signal and reference channels, with each component of the spectrum corresponding to a serial number corresponding to the frequency of the component and the number of the amplitude value calibrated in accordance with the value of the amplitude component of the spectrum.
В результате на выходе запоминающих устройств 12, 13 получают совокупности цифровых сигналов, соответствующие принятым значениям номеров радиоканалов k} (1<k<kmax, kmax=df/dF), в которых обнаружены радиосигналы. Каждому из этих номеров соответствуют значения границ радиоканала, пересчитанные в номера компонент спектра с учетом полосы анализа df, объема N и ширины радиоканала dF, например при df=4 МГц и df=25 кГц kmax 160. Если N 4000, в результате дискретного преобразования Фурье получают 2000 пар комплексных отсчетов спектра, следующих через DF df/(N/2) 2 кГц, при этом на один канал приходится qmax> (dF/DF+1), т.е. 13 комплексных отсчетов, каждый из которых включает действительную и мнимую компоненты или модуль и фазу спектрального отсчета.As a result, at the output of the storage devices 12, 13, sets of digital signals are obtained corresponding to the accepted values of the radio channel numbers k} (1 <k <k max , k max = df / dF) in which the radio signals are detected. Each of these numbers corresponds to the values of the boundaries of the radio channel, converted to the numbers of the components of the spectrum taking into account the analysis band df, volume N and the width of the radio channel dF, for example, at df = 4 MHz and df = 25 kHz k max 160. If N 4000, as a result of a discrete conversion Fourier receive 2000 pairs of complex spectrum samples following through DF df / (N / 2) 2 kHz, with q max> (dF / DF + 1) per channel, i.e. 13 complex samples, each of which includes the real and imaginary components or the module and the phase of the spectral sample.
Таким образом, в отличие от известных технических решений, в которых определяют цифровые сигналы спектров для каждого радиоканала антенной системы и в результате их сравнения определяют пеленгационные характеристики, в заявленном техническом решении пеленгационные характеристики определяются сравнением отдельных компонент спектра для сигнального канала и опорного. Присваивая компонентам спектра соответствующие номера, на выходе запоминающих устройств 12, 13 получают совокупности номеров компонент спектра, соответствующих границам радиоканалов с сигналами nmin(1), nmax(1); nmin(2), nmax(2);nmin(k), nmax(k).Thus, in contrast to the known technical solutions, in which digital spectral signals are determined for each radio channel of the antenna system and, as a result of their comparison, direction-finding characteristics are determined, in the claimed technical solution direction-finding characteristics are determined by comparing the individual components of the spectrum for the signal channel and the reference. By assigning the corresponding numbers to the components of the spectrum, at the output of the storage devices 12, 13, sets of numbers of the components of the spectrum corresponding to the boundaries of the radio channels with signals n min (1), n max (1) are obtained; n min (2), n max (2); n min (k), n max (k).
Сравнение спектров сигнального и опорного каналов можно бы было производить на основе вычислителя 8 пеленга, принципиально не отличающегося от используемого в аналогах вычислителя, однако это усложнило бы его функциональную схему. Comparison of the spectra of the signal and reference channels could be made on the basis of the computer 8 bearing, fundamentally not different from that used in analogs of the computer, however, this would complicate its functional scheme.
Для дополнительного упрощения вычислителя 8 пеленга при обеспечении высокой точности определения пеленгационных характеристик он может быть выполнен из последовательно соединенных вычислителя 14 сверток, блока 15 дискретного преобразователя Фурье сверток, вычислителя 16 аргумента компоненты углового спектра с наибольшим значением модуля. To further simplify the bearing calculator 8 while ensuring high accuracy in determining the direction-finding characteristics, it can be made up of convolution calculator 14, a discrete Fourier transform unit 15 of the convolution, and the calculator 16 of the argument of the component of the angular spectrum with the highest module value.
В вычислителе 14 для каждого радиоканала, в котором обнаружен сигнал, производится операция свертки спектра радиосигнала сигнального тракта с комплексно сопряженным спектром сигнала опорного тракта в соответствии с выражением (вычисляется только нулевая спектральная составляющая свертки, т.к. остальные равны нулю)
где k номер радиоканала с сигналом, 1≅ k ≅ kmax;
i текущий индекс при суммировании, nmin(k) ≅ i ≅ nmax(k);
m номер элемента антенной решетки, m 1.Nант.In the calculator 14, for each radio channel in which the signal is detected, the operation is performed of convolution of the spectrum of the radio signal of the signal path with the complex conjugate spectrum of the signal of the reference path in accordance with the expression (only the zero spectral component of convolution is calculated, since the others are equal to zero)
where k is the number of the radio channel with the signal, 1≅ k ≅ k max ;
i current index when summing, n min (k) ≅ i ≅ n max (k);
m is the element number of the antenna array, m 1.N ant .
Операция свертки спектров позволяет выделить спектральную составляющую, соответствующую немодулированной несущей пеленгуемого сигнала, принятого в радиоканале с номером k. Данная операция соответствует перемножению сигналов опорного и сигнального трактов во временной области и приводит к устранению собственной модуляции в принятом радиосигнале, т.е. The operation of convolution of the spectra allows you to select the spectral component corresponding to the unmodulated carrier of the direction-finding signal received in the radio channel number k. This operation corresponds to the multiplication of the signals of the reference and signal paths in the time domain and leads to the elimination of eigenmodulation in the received radio signal, i.e.
В результате выполнения операции свертки получается комплексная амплитуда сигнала в k-м радиоканале с m-го элемента антенной решетки, содержащая информацию о пеленге:
После вычисления комплексных амплитуд 
где Фm(L) сдвиг фаз между сигналами в m-ом элементе антенной решетки и опорной антенне для k-го канала.
As a result of the convolution operation, a complex signal amplitude is obtained in the k-th radio channel from the m-th element of the antenna array, containing information about the bearing:
After calculating the complex amplitudes
where Ф m (L) is the phase shift between the signals in the mth element of the antenna array and the reference antenna for the kth channel.
L•dθ аргумент углового спектра, q ≅ L ≅Lmax-1,
dθ шаг вычисления углового спектра, dθ = 2π/Lmax.
Для кольцевой антенной решетки радиусом Rант, где опорным является направление от опорной антенны (в центре решетки) к первому элементу антенной решетки, выражение для Фm(L) имеет вид
Фm(L) = cos(Aэл(m)-L•dθ)•2πRант/λ,
где Aэл(m) (m-1) • 2π/Mант отсчитываемый по часовой стрелке угол между опорным направлением и линией, проходящей от опорной антенны через m-ый элемент решетки.L • dθ is the argument of the angular spectrum, q ≅ L ≅ L max -1,
dθ step of calculating the angular spectrum, dθ = 2π / L max .
For a circular antenna array of radius R ant , where the reference is the direction from the reference antenna (in the center of the array) to the first element of the antenna array, the expression for Φ m (L) has the form
Ф m (L) = cos (A el (m) -L • dθ) • 2πR ant / λ,
where A el (m) (m-1) • 2π / M ant clockwise measured angle between the reference direction and the line passing from the reference antenna through the mth element of the array.
При использовании системы из Mант линейных антенных решеток указанный угол может быть представлен следующим образом:
где Dант расстояние между расположенными в линию элементами ЛАР;
Dоп расстояние от опорной антенны до первого элемента r-ой ЛАР;
αоп(r) отсчитываемый по часовой стрелке угол между опорным направлением и линией, соединяющей первый элемент r-ой ЛАР и опорную антенну;
αлар(r) отсчитываемый по часовой стрелке угол между опорным направлением и нормалью к плоскости r-ой ЛАР;
Шаг аргумента dθ при вычислении углового спектра определяется требуемой инструментальной точностью пеленгатора. Влияние разности сдвигов фаз qпр1- θпр2 в каналах приема при вычислении модуля устраняется.When using a system of M ant linear antenna arrays, the specified angle can be represented as follows:
where D ant is the distance between the linear elements of the LAR;
D op the distance from the reference antenna to the first element of the r-th LAR;
α op (r) clockwise angle between the reference direction and the line connecting the first element of the r-th LAR and the reference antenna;
α lar (r) clockwise measured angle between the reference direction and the normal to the plane of the r-th LAR;
The step of the argument dθ in calculating the angular spectrum is determined by the required instrumental accuracy of the direction finder. The influence of the phase difference q pr1 - θ pr2 in the receiving channels during the calculation of the module is eliminated.
Изменение аргумента L • dθ для круговой антенной решетки осуществляется в пределах 0.360 градусов. Для антенной системы из Mант ЛАР и опорной антенны угловой спектр вычисляется для каждой из Mант ЛАР в пределах соответствующего сектора обслуживания Lmin(r)•dθ...Lmax(r)•dθ.
Значение пеленга источника излучения для кольцевой антенной решетки определяется в вычислителе 16 как аргумент L•dθ, соответствующий наибольшему значению Qmax(L • dθ) по всем значениям Q(L • dθ ), 0 ≅ L ≅ Lmax-1.The change in the argument L • dθ for a circular antenna array is within 0.360 degrees. For an antenna system of M ant LAR and a reference antenna, the angular spectrum is calculated for each of M ant LAR within the corresponding service sector L min (r) • dθ ... L max (r) • dθ.
The value of the bearing of the radiation source for the ring antenna array is determined in calculator 16 as the argument L • dθ, corresponding to the largest value of Q max (L • dθ) for all values of Q (L • dθ), 0 ≅ L ≅ L max -1.
Для определения пеленга источника излучения для системы ЛАР и опорной антенны необходимо найти максимальные значения Qmax(r, L • dθ ), r 1.Mант, Lmin(r) ≅ L(r) ≅ Lmax(r) для каждой из Mант ЛАР, а затем найти максимальный среди них. Соответствующее ему значение аргумента L(r) • dθ и характеризует направление на источник излучения.To determine the bearing of the radiation source for the LAR system and the reference antenna, it is necessary to find the maximum values Q max (r, L • dθ), r 1.M ant , L min (r) ≅ L (r) ≅ L max (r) for each M ant LAR, and then find the maximum among them. The corresponding value of the argument L (r) • dθ characterizes the direction to the radiation source.
Наиболее успешно заявленный многоканальный пеленгатор может быть использован для определения с высокой точностью пеленга одновременно нескольких источников радиоизлучения в условиях свободного пространства или слабо пересеченной местности, либо когда антенная система размещена существенно выше среднего уровня застройки. The most successfully declared multichannel direction finder can be used to determine with high accuracy the bearing of several radio emission sources simultaneously in free space or weakly rugged terrain, or when the antenna system is located significantly above the average building level.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113892/09A RU2096797C1 (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113892/09A RU2096797C1 (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2096797C1 true RU2096797C1 (en) | 1997-11-20 |
| RU96113892A RU96113892A (en) | 1998-01-20 |
Family
ID=20183044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96113892/09A RU2096797C1 (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2096797C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461015C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Direction finding method of radio signal sources with pseudorandom tuning of working frequency in short-wave band |
| RU2544879C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determining direction to signal source |
| RU2593835C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method of determining direction of radio-frequency source using method of analysing region relative to axis of symmetry of two horn antennae |
-
1996
- 1996-07-04 RU RU96113892/09A patent/RU2096797C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GB, патент, 1392343, кл. G 01 S 3/74, 1974. DE, патент, 2242740, кл. G 01 S 3/14, 1976. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461015C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Direction finding method of radio signal sources with pseudorandom tuning of working frequency in short-wave band |
| RU2544879C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determining direction to signal source |
| RU2593835C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method of determining direction of radio-frequency source using method of analysing region relative to axis of symmetry of two horn antennae |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7612715B2 (en) | Direction finding | |
| US5477230A (en) | AOA application of digital channelized IFM receiver | |
| US4652879A (en) | Phased array antenna system to produce wide-open coverage of a wide angular sector with high directive gain and strong capability to resolve multiple signals | |
| GB2140238A (en) | Direction finding | |
| CN101105525A (en) | Pure phase type broad frequency band microwave radiation source direction finding system and method | |
| US6313795B1 (en) | Direction-finding method for determining the incident direction of a high-frequency electromagnetic signal | |
| RU2144200C1 (en) | Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder | |
| RU2383897C1 (en) | Radio signal df method and direction finder to this end | |
| RU2096797C1 (en) | Method for direction finding for radio signals and multiple-channel direction finder | |
| US6509729B2 (en) | Multiple simultaneous optical frequency measurement | |
| RU2184980C1 (en) | Procedure measuring intensity of electromagnetic field of radio signals and device for its implementation | |
| US4528567A (en) | Radio signal receiving system | |
| US20060119514A1 (en) | Radio signal direction finder | |
| RU2736414C1 (en) | Method of spatial filtering of signals | |
| US6384784B1 (en) | Direction finder system using spread spectrum techniques | |
| CN110687505B (en) | Frequency band sampling microwave passive observation system suitable for non-zero bandwidth signal | |
| RU2201599C1 (en) | Method of direction finding of radio signals and direction finder for its realization | |
| RU2267134C2 (en) | Mode of direction finding of radio signals and a direction finder of radio signals | |
| RU2012103794A (en) | METHOD FOR DETECTING RADIO SIGNALS AND DIRECTOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2765484C2 (en) | Method for direction finding and device implementing thereof | |
| RU2321014C2 (en) | Mode of direction finding and multi channel direction finder | |
| Harter et al. | Development of a novel single-channel direction-finding method | |
| RU2253877C2 (en) | Method for direction finding of radio signals and multi-channel direction finder | |
| RU2262119C1 (en) | Method for direction finding of radio signals | |
| RU2580933C1 (en) | Method of determining range to radio source |