RU2262714C1 - Directional radio - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: the proposed invention may be used in the means of radiolocation, radio navigation and radio reconnaissance for determining the direction on the source of radio wave emission or reflection. The invention essence consists in shaping the signals of "interception" and "union", hardly connected by a general region, determining the time of read-out of a measured parameter. The result is achieved owing to introduction of: 1) amplifier, contacted through an input with the output of the limiter of negative signals; 2) the summing circuit, contacted through the first and second input with the outputs of a video amplifier of total and difference channels; 3) comparison device, contacted through the first and second input with amplifier output.

EFFECT: increased accuracy of direction finding.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиоразведке, радиолокации и радионавигации для определения направления на источник излучения или отражения радиоволн.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio reconnaissance, radar and radio navigation to determine the direction of the radiation source or reflection of radio waves.

Известно большое многообразие схем радиопеленгаторов, например типовая из них (аналог) описана в [1] (см. В.А.Чердынцев. "Радиотехнические системы", "Вышэйшая школа", 1988, 365 с., с.197, рис.8.3).A wide variety of radio direction finder circuits is known, for example, a typical one (analog) is described in [1] (see V. A. Cherdyntsev. "Radio Engineering Systems", "Higher School", 1988, 365 pp., P. 97, Fig. 8.3 )

Известный радиопеленгатор реализует амплитудный суммарно-разностный метод измерения угла и включает в себя две разнесенные на некоторую базу антенны, два приемных канала, блок суммирования, блок вычитания сигналов каналов и блок формирования отношения сигналов.The well-known direction finder implements an amplitude sum-difference method for measuring the angle and includes two antennas spaced at some base, two receiving channels, a summing unit, a channel signal subtracting unit, and a signal ratio generating unit.

Недостаток аналога - сравнительно невысокая точность пеленгации.The disadvantage of the analogue is the relatively low accuracy of direction finding.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является амплитудный моноимпульсный радиопеленгатор суммарно-разностного типа с обострением диаграммы направленности (см. [3] П.И.Дудник "Моноимпульсные радиолокационные устройства", с.69, рис.54 в сборнике "Итоги науки и техники", серия "Радиотехника", ТЗ "Радиолокация и радионавигация". - М., 1972, 400 с.).Of the known devices, the closest in technical essence to the claimed (prototype) is the amplitude monopulse direction finder of the total-difference type with an exacerbation of the radiation pattern (see [3] P.I. Dudnik "Monopulse radar devices", p. 69, Fig. 54 c collection "Results of science and technology", a series of "Radio engineering", TK "Radar and radio navigation." - M., 1972, 400 pp.).

Известный радиопеленгатор содержит антенную систему в составе зеркала и первого и второго облучателей, смещенных из фокуса, суммарно-разностный преобразователь в составе суммирующего и вычитающего устройств, причем первые входы этих устройств связаны с первым облучателем, а вторые входы со вторым облучателем, последовательно включенные с выходом суммирующего устройства, приемник, детектор огибающей и видеоусилитель суммарного канала обработки, последовательно включенные с выходом вычитающего устройства приемник, детектор огибающей и видеоусилитель разностного канала обработки, схему вычитания, связанную первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов обработки, ограничитель отрицательных сигналов, связанный входом с выходом схемы вычитания, а выход ограничителя является выходом радиопеленгатора.The known direction finder contains an antenna system consisting of a mirror and first and second irradiators shifted out of focus, a sum-difference converter as a part of summing and subtracting devices, the first inputs of these devices being connected to the first irradiator and the second inputs to the second irradiator connected in series with the output the summing device, the receiver, the envelope detector and the video amplifier of the total processing channel, the receiver, the envelope detector, connected in series with the output of the subtracting device video amplifier and the difference channel processing, subtraction circuit coupled first and second inputs to video amplifier outputs sum and difference channels for processing, the stopper negative signals associated input to an output of subtraction circuit, a limiter output is the output of the direction finder.

Принцип измерения угловых координат источников излучения или отражения радиоволн в известном радиопеленгаторе реализуется путем одновременного сравнения огибающих принятых сигналов на две смещенные относительно равносигнального направления на угол α_см диаграммы направленности. Суммарно-разностный преобразователь формирует суммарную и разностную диаграммы направленности и соответствующие сигналы при приеме. Эти сигналы, каждый в своем канале, усиливаются на радиочастоте, детектируются, усиливаются на видеочастоте и подаются на схему вычитания, обеспечивающую уменьшение ширины и обострение результирующей пеленгационной характеристики.The principle of measuring the angular coordinates of radiation sources or reflection of radio waves in a known direction finder is implemented by simultaneously comparing the envelopes of the received signals by two radiation patterns offset from the equal signal direction by an angle α _cm . The sum-difference converter generates the total and difference radiation patterns and the corresponding signals at reception. These signals, each in its own channel, are amplified at a radio frequency, detected, amplified at a video frequency and fed to a subtraction circuit providing a reduction in width and an aggravation of the resulting direction-finding characteristic.

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая точность пеленгации. Можно показать и это будет сделано далее, что ширина результирующей пеленгационной характеристики при колокольной аппроксимации диаграммы направленности и уровне пересечения диаграмм, соответствующем 0.8 от максимальной мощности, для известного пеленгатора определяется соотношениемThe disadvantage of the prototype is the relatively low accuracy of direction finding. It can be shown and this will be done further that the width of the resulting direction-finding characteristic with a bell approximation of the radiation pattern and the level of the intersection of the diagrams corresponding to 0.8 of the maximum power for a known direction finder is determined by the ratio

где α_{0,5р пр} - ширина пеленгационной характеристики по уровню половинной мощности;where α _{0,5r CR} - the width of the direction-finding characteristic at the level of half power;

K₁, К₂ - коэффициенты усиления суммарного и разностного каналов соответственно;K ₁ , K ₂ - gain of the total and differential channels, respectively;

α_0,5р - ширина исходной характеристики направленности антенны по уровню половинной мощности.α _0,5r - the width of the initial directivity of the antenna at half power.

Точность пеленгации в общем случае [10] зависит от формы пеленгационной характеристики, ее ширины, отношения сигнал/шум на входе измерителя и характеризуется среднеквадратической погрешностьюThe direction finding accuracy in the general case [10] depends on the shape of the direction-finding characteristic, its width, the signal-to-noise ratio at the input of the meter and is characterized by the standard error

где К_{ф пр}=0,3-0,6 - коэффициент, зависящий от формы пеленгационной характеристики. Принимаем К_{ф пр}=0,3;where K _{f pr} = 0.3-0.6 is a coefficient depending on the shape of the direction-finding characteristic. Take K _{f pr} = 0.3;

q - отношение сигнал/шум по мощности.q is the signal-to-noise ratio in power.

Как следует из (2), точность измерения помимо ширины исходной диаграммы направленности существенно зависит от отношения

и формально значения σ_{α пр} при K₂≫K₁ могут быть сколь угодно малыми.As follows from (2), the measurement accuracy, in addition to the width of the initial radiation pattern, substantially depends on the ratio

and formally the values of σ _{α pr} for K ₂ ≫K ₁ can be arbitrarily small.

Однако на самом деле значение К₂ не может существенно превышать K₁, поскольку при вычитании шумы разностного канала начинают компенсировать полезный сигнал, особенно это характерно для относительно слабых сигналов. Поэтому практически K₁~K₂ и величина среднеквадратической погрешности пеленгации в существенной мере определяются шириной характеристики направленности антенны α_0,5р, которая во многих случаях является значительной, и не может быть уменьшена по конструктивным соображениям, особенно на подвижных средствах пеленгации.However, in fact, the value of K ₂ cannot significantly exceed K ₁ , since when subtracting the noise of the difference channel, they begin to compensate for the useful signal, this is especially true for relatively weak signals. Therefore, practically K ₁ ~ K ₂ and the value of the root-mean-square error of direction finding are substantially determined by the width of the directivity of the antenna α _0.5r , which in many cases is significant and cannot be reduced for structural reasons, especially on mobile direction finding devices.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в сужении области отсчета параметра при определении пеленга на источник излучения или отражения радиоволн.The problem to which the claimed device is directed is to narrow the reference area of the parameter when determining the bearing to a radiation source or reflection of radio waves.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности пеленгации.The technical result, which the invention is directed to, is to increase the accuracy of direction finding.

Технический результат достигается тем, что в известный радиопеленгатор, содержащий антенную систему в составе зеркала и первого и второго облучателей, смещенных из фокуса, суммарно-разностный преобразователь в составе суммирующего и вычитающего устройств, причем первые входы этих устройств связаны с первым облучателем, а вторые входы со вторым облучателем, последовательно включенные с выходом суммирующего устройства приемник, детектор огибающей и видеоусилитель суммарного канала обработки, последовательно включенные с выходом вычитающего устройства приемник, детектор огибающей и видеоусилитель разностного канала обработки, схему вычитания, связанную первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов обработки, ограничитель отрицательных сигналов, связанный входом с выходом схемы вычитания, согласно изобретению введены усилитель, связанный входом с выходом ограничителя отрицательных сигналов, схема суммирования, связанная первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов соответственно, и устройство сравнения, связанное первым и вторым входами с выходом усилителя и схемы суммирования соответственно, а выход устройства сравнения является выходом радиопеленгатора.The technical result is achieved by the fact that in a known direction finder containing an antenna system consisting of a mirror and first and second irradiators, shifted out of focus, a sum-difference converter as a part of summing and subtracting devices, the first inputs of these devices being connected to the first irradiator and the second inputs with a second feed, a receiver, an envelope detector and a video amplifier of the total processing channel, connected in series with the output of the subtractor, connected in series with the output of the summing device the receiver, the envelope detector and the video amplifier of the differential processing channel, the subtraction circuit associated with the first and second inputs with the outputs of the video amplifiers of the total and differential processing channels, the negative signal limiter associated with the input to the output of the subtraction circuit, according to the invention, an amplifier connected with the input with the output of the limiter negative signals, the summation circuit associated with the first and second inputs with the outputs of the video amplifiers of the total and difference channels, respectively, and comparison triad connected by the first and second inputs with the output of the amplifier and the summing circuit, respectively, and the output of the comparison device is the output of the direction finder.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в получении узкой области отсчета параметра из сигналов пересечения и объединения, которые формируются из входных сигналов и жестко связаны этой областью.The essence of the invention is to obtain a narrow area of reference parameter from the signals of intersection and Association, which are formed from the input signals and are rigidly connected to this area.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами графического материала. На фиг.1 представлена структурная схема радиопеленгатора. На фиг.2, 3, 4, 5 показаны зависимости амплитуд сигналов от угла отклонения источника пеленгации от равносигнального направления для различных точек схемы. На фиг.6, 7 изображены аналогичные зависимости в условиях действия шума, полученные в результате моделирования на ПЭВМ работы заявляемого устройства.The invention is illustrated by drawings of graphic material. Figure 1 presents the structural diagram of the direction finder. Figure 2, 3, 4, 5 shows the dependence of the amplitudes of the signals from the angle of deviation of the direction finding source from the equal signal direction for various points of the circuit. In Fig.6, 7 depicts similar dependencies in terms of noise, obtained as a result of modeling on a PC the operation of the claimed device.

Радиопеленгатор (фиг.1) содержит антенную систему 1 в составе зеркала и первого и второго облучателей, смещенных из фокуса, суммарно-разностный преобразователь 2 в составе суммирующего 3 и вычитающего устройств 4, причем первые входы этих устройств связаны с первым облучателем, а вторые входы со вторым облучателем, последовательно включенные с выходом суммирующего устройства приемник 5, детектор огибающей 6 и видеоусилитель 7 суммарного канала обработки 8, последовательно включенные с выходом вычитающего устройства приемник 9, детектор огибающей 10 и видеоусилитель 11 разностного канала обработки 12, схему вычитания 13, связанную первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов обработки соответственно, ограничитель отрицательных сигналов 14, связанный входом с выходом схемы вычитания, усилитель 15, связанный входом с выходом ограничителя отрицательных сигналов, схему суммирования 16, связанную первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов соответственно, и устройство сравнения 17, связанное первым и вторым входами с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и схемы суммирования соответственно. Выход устройства сравнения является выходом пеленгатора.The direction finder (Fig. 1) contains an antenna system 1 as part of a mirror and first and second irradiators shifted out of focus, a sum-difference converter 2 as a part of summing 3 and subtracting devices 4, the first inputs of these devices being connected to the first irradiator and the second inputs with a second irradiator, a receiver 5, an envelope detector 6 and an video amplifier 7 of the total processing channel 8 connected in series with the output of the summing device 8, a receiver 9, an envelope detector connected in series with the output of the subtracting device component 10 and video amplifier 11 of the differential processing channel 12, a subtraction circuit 13, connected by the first and second inputs to the outputs of the video amplifiers of the total and differential processing channels, respectively, the negative signal limiter 14, connected by the input to the output of the subtraction circuit, the amplifier 15, connected by the input to the output of the negative limiter signals, a summing circuit 16, connected by the first and second inputs to the outputs of the video amplifiers of the total and difference channels, respectively, and a comparison device 17, connected by the first and second ith inputs with an output of an amplifier with an adjustable gain and a summation circuit, respectively. The output of the comparison device is the output of the direction finder.

Принцип действия предлагаемого изобретения заключается в следующем. Антенная система 1 формирует две диаграммы направленности за счет смещения облучателей из фокуса F₁(α) и F₂(α) фиг.2. Диаграммы пересекаются на равносигнальном направлении (РСН). Угол смещения каждой из диаграмм относительно РСН определяется соотношениемThe principle of operation of the invention is as follows. The antenna system 1 generates two radiation patterns due to the displacement of the irradiators from the focus F ₁ (α) and F ₂ (α) of FIG. 2. Charts intersect in the equidistant direction (RSN). The offset angle of each of the diagrams relative to the RSN is determined by the ratio

Значение коэффициента К_см выбирается из условия пересечения диаграмм на определенном уровне мощности. Для более эффективного использования энергии сигнала этот уровень следует выбрать равным 0,8-0,9 от уровня максимальной мощности. Тогда для колокольной аппроксимации диаграммы направленности этому будет соответствоватьThe value of the coefficient K _cm is selected from the condition of the intersection of the diagrams at a certain power level. For a more efficient use of signal energy, this level should be chosen equal to 0.8-0.9 of the maximum power level. Then for the bell approximation of the radiation pattern this will correspond to

Принимаемые от источника излучения сигналы на выходах облучателей антенной системы будутThe signals received from the radiation source at the outputs of the irradiators of the antenna system will be

где U_m - амплитуда сигнала;where U _m is the signal amplitude;

Δα - угловое смещение источника пеленгации относительно РСН;Δα is the angular displacement of the direction finding source relative to the RSN;

ω₀ - угловая частота.ω ₀ is the angular frequency.

Полагаем, что диаграммы одинаковы F₁(α)=F₂(α)=F(α).We assume that the diagrams are the same F ₁ (α) = F ₂ (α) = F (α).

В суммарно-разностном преобразователе 2 производится суммирование в устройстве 3 и вычитание в устройстве 4 поступивших сигналов. После преобразователя суммарный сигнал на входе приемника 5 суммарного канала 8 имеет видIn the sum-difference Converter 2 is the summation in the device 3 and the subtraction in the device 4 of the received signals. After the Converter, the total signal at the input of the receiver 5 of the total channel 8 has the form

Разностный сигнал на входе приемника 9 разностного канала 12 соответственно будетThe differential signal at the input of the receiver 9 of the differential channel 12, respectively, will be

На выходе приемника (после смесителя и усилителя промежуточной частоты (УПЧ)) сигналы преобразуются к видуAt the output of the receiver (after the mixer and the intermediate frequency amplifier (IFA)), the signals are converted to

где ω_пр - частота настройки УПЧ.where ω _pr - frequency tuning amplifier.

После детектирования и усиления сигналы на выходе видеоусилителей 7, 11 суммарного 8 и разностного каналов 12 соответственно будутAfter detection and amplification, the signals at the output of video amplifiers 7, 11 of total 8 and differential channels 12, respectively, will be

где К_УПЧ1, К_УПЧ2 K_q1, K_q2, К_ВУС1, К_ВУС2 - коэффициенты усиления (передачи) УПЧ, детекторов и видеоусилителей каналов.where K _UPCH1 , K _UPCH2 K _q1 , K _q2 , K _VUS1 , K _VUS2 are the gain (transmission) of the UPC, detectors and video channel amplifiers.

Перепишем (11) и (12), объединив коэффициенты усиленияWe rewrite (11) and (12), combining the gain

где K₁ и K₂ - коэффициенты усиления суммарного и разностного каналов соответственно.where K ₁ and K ₂ are the gain of the total and difference channels, respectively.

Зависимости амплитуд сигналов от углового отклонения относительно РСН при К₁=К₂, U_m=1 (или суммарная F_∑(α) и разностная FΔ(α) диаграммы) на выходе каналов приведены на фиг.3. Далее огибающие сигналов поступают одновременно на схемы вычитания 13 и суммирования 16. Следует заметить, как показано в [9], что реализация операции суммирования над продетектированным суммарным и разностным сигналами эквивалентна взятию математической операции объединения. Обозначим ее знаком "∪", а вычитания над этими же сигналами - операции пересечения двух процессов - "∩".The dependences of the signal amplitudes on the angular deviation relative to the RSN at K ₁ = K ₂ , U _m = 1 (or the total F _∑ (α) and differential FΔ (α) diagrams) at the output of the channels are shown in Fig. 3. Further, the envelopes of the signals are simultaneously transmitted to the subtraction circuit 13 and the summation 16. It should be noted, as shown in [9], that the implementation of the summation operation on the detected total and difference signals is equivalent to taking the mathematical operation of combining. Let us designate it with the sign "∪", and subtracting it from the same signals - the operation of the intersection of two processes - "∩".

На выходе схем суммирования 16 и вычитания 13 соответственно будем иметьAt the output of the summation schemes 16 and subtraction 13, respectively, we will have

При получении (15) и (16) приняли U_m=1.Upon receipt of (15) and (16), they took U _m = 1.

Характер зависимостей амплитуд сигналов на выходе указанных схем от величины углового смещения относительно РСН или при K₁=К₂=1 диаграммы пересечения F_∩(α) и объединения F_∪(α) показаны на фиг.4. Как видно из чертежа эти диаграммы совпадают только в одной точке, точке соответствующей экстремумам диаграмм (на равносигнальном направлении). Для всей остальной области углов α диаграммы объединения и пересечения существенно отличаются (см. фиг.4). Именно это принципиально присущее такой обработке свойство независимо от амплитуды принимаемого сигнала позволяет использовать его для достижения существенного выигрыша в точности пеленгации по сравнению с известными устройствами. Для дальнейшего анализа разложим функцию F(α_см±Δα) в ряд Тейлора и отбросим члены, порядок малости которых два и выше. После преобразований получимThe nature of the dependences of the amplitudes of the signals at the output of these circuits on the magnitude of the angular displacement with respect to RSN or for K ₁ = K ₂ = 1 of the intersection diagram F _∩ (α) and the union F _∪ (α) is shown in Fig. 4. As can be seen from the drawing, these diagrams coincide only at one point, the point corresponding to the extrema of the diagrams (in the equal-signal direction). For the rest of the range of angles α, the association and intersection diagrams are significantly different (see Fig. 4). It is this fundamentally inherent property of such processing, regardless of the amplitude of the received signal that allows you to use it to achieve a significant gain in direction finding accuracy in comparison with known devices. For further analysis, we expand the function F (α _cm ± Δα) in a Taylor series and discard terms whose order of smallness is two or more. After the transformations we get

где F'(α) - первая производная функции F(α) в точке α≈α_см.where F '(α) is the first derivative of the function F (α) at the point α≈α _see

Ограничитель отрицательных сигналов 14 обеспечивает, как и в известном устройстве, исключение боковых лепестков пеленгационной характеристики. После прохождения сигнала u_∩(Δα) через усилитель 15 получимThe limiter of the negative signals 14 provides, as in the known device, the exclusion of the side lobes of the direction-finding characteristic. After passing the signal u _∩ (Δα) through the amplifier 15 we get

где С≥1 - значение коэффициента усиления усилителя. Наконец, в устройстве сравнения производится сравнение сигналов (19) и (17) (пересечения и объединения) с фиксацией момента их равенства u_∩c(α)≥u_∪(α). Выходной сигнал устройства сравнения и будет представлять собой результирующую пеленгационную характеристику радиопеленгатораwhere C≥1 - the value of the gain of the amplifier. Finally, in the comparison device, signals (19) and (17) (intersection and union) are compared with the moment of their equality u _∩c (α) ≥u _∪ (α) being fixed. The output signal of the comparison device will be the resulting direction-finding characteristic of the direction finder

илиor

Заметим, что выходной сигнал в известном пеленгаторе характеризует выражение (18) в заявляемом (21). Определим в общем виде ширину пеленгационной характеристики на уровне половинной мощности в обоих случаях.Note that the output signal in the known direction finder characterizes the expression (18) in the claimed (21). We define in general terms the width of the direction-finding characteristic at half power in both cases.

Для этого примем u_∩(Δα)=0,, тогда Δα≈α_{0,5р пр}. Получим для известного радиопеленгатораTo do this, we take u _∩ (Δα) = 0, then Δα≈α _{0.5r pr} . We get for the famous direction finder

Для заявляемого пеленгатора из выражения (21) найдем Δα и, удвоив его, определим ширину пеленгационной характеристики в видеFor the claimed direction finder from expression (21) we find Δα and, doubling it, we determine the width of the direction-finding characteristic in the form

Оценим выигрыш в ширине пеленгационной характеристики, который обеспечивается заявляемым устройством по сравнению с прототипом. Для этого найдем отношение значений ширины пеленгационных характеристикWe estimate the gain in the width of the direction-finding characteristic, which is provided by the claimed device in comparison with the prototype. To do this, we find the ratio of the values of the direction finding characteristics

Как видно из (24) выигрыш определяется значением коэффициента усиления С усилителя 15. Например, с учетом практической реализации при С=1,2 η≥5, а для С=1,1 η≥10, т.е. ширина пеленгационной характеристики заявляемого устройства может быть уже, чем известного примерно на порядок.As can be seen from (24), the gain is determined by the value of the gain coefficient C of amplifier 15. For example, taking into account the practical implementation at C = 1.2 η≥5, and for C = 1.1 η≥10, i.e. the width of the direction-finding characteristic of the claimed device may be narrower than the known one by about an order of magnitude.

Из (23) следует, что при С→1 пеленгационная характеристика вырождается в прямую линию (α_0,5рз→0). Выбор рабочего значения коэффициента усиления усилителя С определяется уровнем собственных шумов или помех и связан также с требуемыми значениями помехоустойчивости и точности пеленгации.From (23) it follows that at C → 1, the direction-finding characteristic degenerates into a straight line (α _0.5рз → 0). The choice of the working value of the gain of the amplifier C is determined by the level of intrinsic noise or interference and is also associated with the required values of noise immunity and direction finding accuracy.

При С>1 экстремумы F_∩c(α) и F_∪(α) перекрываются. Степень перекрытия определяется значением С, а результирующая пеленгационная характеристика F_p(α) на выходе устройства сравнения 17 имеет прямоугольную форму с треугольной вершиной, фиг.5. Здесь показаны: F_∩c(α) - диаграмма пересечения на выходе усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (первом входе устройства сравнения), F_∪(α) - диаграмма объединения на втором входе устройства сравнения и F_p(a) - результирующая пеленгационная характеристика на выходе устройства сравнения 17.For C> 1, the extrema F _∩c (α) and F _∪ (α) overlap. The degree of overlap is determined by the value C, and the resulting direction-finding characteristic F _p (α) at the output of the comparison device 17 has a rectangular shape with a triangular top, Fig.5. Here are shown: F _∩c (α) is the intersection diagram at the output of the amplifier with an adjustable gain (first input of the comparison device), F _∪ (α) is the association diagram at the second input of the comparison device and F _p (a) is the resulting direction finding characteristic on the output of the comparison device 17.

Точность измерения пеленга заявляемого радиопеленгатора, характеризуемая среднеквадратической погрешностью в соответствии с (2) с учетом (23), имеет видThe accuracy of the measurement of the bearing of the inventive direction finder, characterized by the standard error in accordance with (2), taking into account (23), has the form

где К_фз<1 - коэффициент, учитывающий форму пеленгационной характеристики заявляемого радиопеленгатора.where K _fz <1 - coefficient taking into account the shape of the direction-finding characteristics of the inventive direction finder.

Соответственно для известного пеленгатора (прототипа) получимAccordingly, for the known direction finder (prototype) we get

Для получения сравнительной оценки можно принять, что К_фз=К_фпр. Тогда из сопоставления (26) и (25) можно сделать вывод о том, что предлагаемый радиопеленгатор обеспечивает выигрыш точности пеленгации в соответствии с (24) примерно на порядок.To obtain a comparative assessment, we can assume that K _fz = K _fpr . Then, from a comparison of (26) and (25), we can conclude that the proposed direction finding provides a gain in direction finding accuracy in accordance with (24) by an order of magnitude.

Оценим на конкретном примере возможности предлагаемого пеленгатора. Для этого зададимся колокольной диаграммой направленности антенны по мощности, как наиболее часто используемой на практике, в видеWe evaluate on a specific example the capabilities of the proposed direction finder. For this, we ask ourselves the bell-shaped antenna radiation pattern, as the most commonly used in practice, in the form

Тогда первая производная от F(α) имеет видThen the first derivative of F (α) has the form

В дальнейшем используется модульное значение F'(α). Примем уровень пересечения диаграмм для формирования РСН 0,8 от уровня максимальной мощности, тогда, исходя из (4), α_см=0,28 α_0,5p. Положим также одинаковыми усиления каналов K₁=К₂ и совпадающими коэффициенты формы К_фз=К_фпр=0,3. Подставив (27) и (28) в (22), (23), (25), (26), получимSubsequently, the modular value F '(α) is used. We take the level of intersection of the diagrams for the formation of an RSN of 0.8 from the maximum power level, then, based on (4), α _cm = 0.28 α _0.5p . We also set the channel gains K ₁ = K _{2 to be the} same and the coefficients of the form K _fz = K _fpr = 0.3 _matching . Substituting (27) and (28) into (22), (23), (25), (26), we obtain

а) для заявляемого радиопеленгатораa) for the inventive direction finder

б) для известного радиопеленгатораb) for a known direction finder

Примем значение коэффициента усиления С=1, 2, тогдаWe take the value of the gain C = 1, 2, then

Сравнение (33), (34) с (31), (32) подтверждает полученное ранее значение выигрыша в точности измерения угла заявляемого устройства по сравнению с известным.A comparison of (33), (34) with (31), (32) confirms the previously obtained value of the gain in the accuracy of measuring the angle of the claimed device in comparison with the known one.

Для проверки работоспособности заявляемого радиопеленгатора и полученных оценок было проведено математическое моделирование на ПЭВМ. В качестве аппроксимирующей диаграмму направленности функции использовалось выражение (27). Ширина характеристики по уровню половинной мощности принята α_0,5р=11,4°; уровень пересечения диаграмм 0,8; С=1, 2.To test the performance of the inventive direction finder and the resulting estimates, mathematical modeling was carried out on a PC. Expression (27) was used as an approximating function radiation pattern. The width of the characteristic at the level of half power is taken α _0.5r = 11.4 °; diagram intersection level 0.8; C = 1, 2.

Получены следующие значения ширины пеленгационной характеристики:The following values of the direction finding characteristic width are obtained:

для заявляемого пеленгатора α_0,5рз=1,4°;for the inventive direction finder α _0,5рз = 1,4 °;

для известного пеленгатора α_{0,5р пр}=6,7°.for a known direction finder α _{0.5 R ol} = 6.7 °.

Теоретическая оценка в соответствии с (33) и (31) дает α_0,5рз=1,3°, α_{0,5р пр}=7,3°. Оценка выигрыша по результатам моделирования в ширине пеленгационной характеристики и, соответственно, точности измерения заявляемого пеленгатора по сравнению с известным составляет для принятых условий 4,8 раза, что вполне согласуется с теоретической оценкой (5,6 раза). По сравнению с исходной характеристикой этот выигрыш в обоих случаях более чем в 8 раз. Таким образом, решение с такой совокупностью признаков, как у заявляемого, а именно введение новых элементов и связей: усилителя, связанного входом с выходом ограничителя отрицательных сигналов, схемы суммирования, связанной первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов обработки соответственно, и устройства сравнения, связанного первым и вторым входами с выходами усилителя и схемы суммирования соответственно, является новым неизвестным в существующих радиопеленгаторах, обеспечивает достижение положительного эффекта, заключающегося в существенном улучшении точности измерения угла и поэтому удовлетворяет критерию "изобретательская новизна".Theoretical assessment in accordance with (33) and (31) gives α _0.5рз = 1.3 °, α _{0.5р пр} = 7.3 °. The estimate of the gain according to the simulation results in the width of the direction-finding characteristic and, accordingly, the measurement accuracy of the inventive direction finder compared to the known one is 4.8 times for the accepted conditions, which is in full agreement with the theoretical estimate (5.6 times). Compared to the initial characteristic, this gain in both cases is more than 8 times. Thus, a solution with such a combination of features as the claimed one, namely the introduction of new elements and connections: an amplifier connected by an input to the output of the negative signal limiter, a summation circuit connected by the first and second inputs to the outputs of the video amplifiers of the total and difference processing channels, respectively, and the comparison device associated with the first and second inputs with the outputs of the amplifier and the summation circuit, respectively, is new unknown in existing direction finders, provides olozhitelnogo effect consisting in the substantial improvement of the accuracy of measurement of the angle and, therefore, meets the criterion "Inventive novelty".

Подчеркнем в связи с этим, что в предлагаемом радиопеленгаторе имеет место новый путь решения задачи улучшения характеристик по сравнению с известными, который заключается в реализации формирования и сравнения результатов "пересечения" и "объединения" двух процессов. Сигналы "пересечения" и "объединения" жестко связаны между собой некоторой общей областью, ширина которой определяет потенциальную точность измерения. Эта область остается узкой даже при существенной деформации исходных характеристик. На фиг.6 и 7 приведены диаграммы пересечения F_∪(α), объединения F_∩с(α) и результирующая характеристика F_p(α) в условиях действия стационарного шума. Причем результаты моделирования, представленные на фиг.7, иллюстрируют практическое отсутствие изменений результирующей характеристики при существенной деформации сигнала в одном из каналов.In this connection, we emphasize that in the proposed direction finder there is a new way to solve the problem of improving performance compared to the known ones, which consists in realizing the formation and comparison of the results of “intersection” and “union” of the two processes. The “intersection” and “union” signals are rigidly interconnected by a certain common area, the width of which determines the potential measurement accuracy. This region remains narrow even with a significant deformation of the initial characteristics. _Figures 6 and 7 show diagrams of the intersection F _∪ (α), the union F _∩c (α) and the resulting characteristic F _p (α) under the conditions of stationary noise. Moreover, the simulation results presented in Fig. 7 illustrate the practical absence of changes in the resulting characteristics with significant signal deformation in one of the channels.

Анализ известных технических решений показывает, что заявленное изобретение благодаря признакам, определившим путь достижения технического результата, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и соответствует требованию изобретательского уровня.Analysis of the known technical solutions shows that the claimed invention, due to the signs that determined the way to achieve the technical result, does not follow for the specialist explicitly from the prior art and meets the requirement of an inventive step.

Приведем примеры, доказывающие возможность практической реализации предлагаемого радиопеленгатора, поскольку схема строится на типовых, известных и технологически отработанных элементах.We give examples that prove the feasibility of practical implementation of the proposed direction finder, since the circuit is based on standard, well-known and technologically developed elements.

Антенная система 1 может быть выполнена в виде зеркальной параболической антенны со смещенными из фокуса облучателями по типу описанной в [4] (с.14, рис.2.1).Antenna system 1 can be made in the form of a parabolic mirror antenna with irradiators displaced from the focus as described in [4] (p.14, Fig.2.1).

Суммарно-разностный преобразователь 2 может быть реализован в виде четырехплечевого кольцевого суммарно-разностного моста по типу описанного в [4] (с.44, рис.3.8).Sum-difference converter 2 can be implemented as a four-arm ring total-difference bridge as described in [4] (p. 44, Fig. 3.8).

Суммарный 8 и разностный 12 каналы в составе приемника 5 (9), детектора огибающей 6 (10), видеоусилителя 7 (11) могут быть выполнены по стандартной схеме радиолокационного приемника простых сигналов, описанной в [5] (с.405, рис.14.1), с общим гетеродином для обоих каналов.The total 8 and 12 difference channels in the receiver 5 (9), envelope detector 6 (10), video amplifier 7 (11) can be performed according to the standard scheme of the radar receiver of simple signals described in [5] (p. 405, Fig. 14.1 ), with a common local oscillator for both channels.

Схема вычитания 13 и схема суммирования 16 могут быть выполнены по обычной схеме усилителей на два входа или с прямым и инверсным входами по типу описанных в [6] (с.77, рис.3.2).The subtraction circuit 13 and the summing circuit 16 can be performed according to the usual scheme of amplifiers with two inputs or with direct and inverse inputs as described in [6] (p.77, Fig.3.2).

Ограничитель отрицательных сигналов 14 может быть реализован по схеме диодного ограничителя, см., например, [5] (с.207, рис.8.5).The negative signal limiter 14 can be implemented according to the diode limiter circuit, see, for example, [5] (p.207, Fig. 8.5).

Усилитель 15 может представлять собой обычный резистивно-емкостный видеоусилитель с регулировкой коэффициента усиления в цепи коллектора, см., например, [5] (с.270, рис.10.1).The amplifier 15 may be a conventional resistive-capacitive video amplifier with gain control in the collector circuit, see, for example, [5] (p.270, Fig. 10.1).

Устройство сравнения 17 может быть реализовано различными способами. Например, как устройство деления совместно с пороговой схемой на основе умножителя компенсационного типа на операционных усилителях (см. [7] (с.134, рис.5.10), либо в цифровом виде после соответствующего аналого-цифрового преобразования на основе комбинационного устройства сравнения цифровых слов (см. [8] (с.228, рис.2.14 б, в).The comparison device 17 can be implemented in various ways. For example, as a division device together with a threshold circuit based on a compensation type multiplier on operational amplifiers (see [7] (p.134, Fig. 5.10), or in digital form after the corresponding analog-to-digital conversion based on a combination device for comparing digital words (see [8] (p.228, fig.2.14 b, c).

ЛитератураLiterature

1. В.А.Чердынцев. Радиотехнические системы. - Минск, "Вышэйшая школа", 1988, 365 с.1. V.A. Cherdyntsev. Radio engineering systems. - Minsk, "Highest School", 1988, 365 p.

2. Н.М.Царьков. Многоканальные радиолокационные измерители. - М., Сов. радио, 1980, 192 с.2. N.M. Tsar'kov. Multichannel radar meters. - M., Sov. Radio, 1980, 192 p.

3. П.И.Дудник. Моноимпульсные радиолокационные устройства. В сб. "Итоги науки и техники", серия Радиотехника. Т.3. - М., 1972, 400 с. (прототип).3. P.I. Dudnik. Monopulse radar devices. On Sat "Results of science and technology", a series of radio engineering. T.3. - M., 1972, 400 p. (prototype).

4. А.И.Леонов, К.И.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. - М., Радио и связь, 1984, 311 с.4. A.I. Leonov, K. I. Fomichev. Monopulse radar. - M., Radio and Communications, 1984, 311 p.

5. М.К.Белкин, В.Г.Белинский, Ю.А.Мазор, P.M.Терещук. Справочник по учебному проектированию приемо-усилительных устройств. - К., Выща школа, 1988, 472 с.5. M.K. Belkin, V.G. Belinsky, Yu.A. Mazor, P.M. Tereshchuk. Handbook for educational design of receiving-amplifying devices. - K., Vyscha school, 1988, 472 p.

6. А.Г.Алексеенко. Применение прецезионных аналоговых интегральных микросхем. - М., Радио и связь, 1981, 354 с.6. A.G. Alekseenko. The use of precision analog integrated circuits. - M., Radio and Communications, 1981, 354 p.

7. А.П.Голубков, А.Д.Далматов, А.П.Лукошкин, Ю.В.Мазин и др. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Уч. пос. для радиотехн. спец. вузов. - М., Высш. шк., 1984, 335 с.7. A.P. Golubkov, A.D. Dalmatov, A.P. Lukoshkin, Yu.V. Mazin and others. Design of radar receiving devices. Uch. pos. for radio engineering. specialist. universities. - M., Higher. school., 1984, 335 p.

8. В.И.Корнейчук, В.П.Тарасенко, Ю.Н.Мишинский. Вычислительные устройства на микросхемах. Справочник. - К., Техника, 1986, 252 с.8. V.I. Korneychuk, V.P. Tarasenko, Yu.N. Mishinsky. Computing devices on microcircuits. Directory. - K., Technique, 1986, 252 p.

9. В.И.Гордиенко, С.Е.Дубровский, Р.И.Рюмшин, Д.В.Фенев. Универсальный многофункциональный структурный элемент систем обработки информации. Радиоэлектроника (известия вузов), 1998, № 3, с.12-20.9. V.I. Gordienko, S.E. Dubrovsky, R.I. Ryumshin, D.V. Fenev. Universal multifunctional structural element of information processing systems. Radio Electronics (University News), 1998, No. 3, pp. 12-20.

10. Д.Бартон, Г.Вард. Справочник по радиолокационным измерениям. Пер. с англ. под ред. М.М.Вейсбейна, - М., Сов. радио, 1976, 392 с.10. D. Barton, G. Ward. Handbook of radar measurements. Per. from English under the editorship of M.M. Weisbane, - M., Sov. Radio, 1976, 392 p.

Claims (1)

Радиопеленгатор, содержащий антенную систему в составе зеркала и первого и второго облучателей, смещенных из фокуса, суммарно-разностный преобразователь в составе суммирующего и вычитающего устройств, причем первые входы этих устройств связаны с первым облучателем, а вторые входы со вторым облучателем, последовательно включенные с выходом суммирующего устройства приемник, детектор огибающей и видеоусилитель суммарного канала обработки, последовательно включенные с выходом вычитающего устройства приемник, детектор огибающей и видеоусилитель разностного канала обработки, схему вычитания, связанную первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов обработки соответственно, ограничитель отрицательных сигналов, связанный входом с выходом схемы вычитания, отличающийся тем, что в него введены усилитель, связанный входом с выходом ограничителя отрицательных сигналов, схема суммирования, связанная первым и вторым входами с выходами видеоусилителей суммарного и разностного каналов соответственно, и устройство сравнения, связанное первым и вторым входами с выходом усилителя и схемы суммирования соответственно, а выход устройства сравнения является выходом радиопеленгатора.A direction finder comprising an antenna system comprising a mirror and first and second irradiators shifted out of focus, a sum-difference converter consisting of summing and subtracting devices, the first inputs of these devices being connected to the first irradiator and the second inputs to the second irradiator connected in series with the output a summing device, a receiver, an envelope detector and a video amplifier of the total processing channel, a receiver, an envelope detector and a video, connected in series with the output of the subtracting device an amplifier of the difference processing channel, a subtraction circuit connected to the first and second inputs with the outputs of the video amplifiers of the total and difference processing channels, respectively, a negative signal limiter associated with the input to the output of the subtraction circuit, characterized in that an amplifier connected to the input with the output of the negative signal limiter is inserted into it , a summing circuit associated with the first and second inputs with the outputs of the video amplifiers of the total and difference channels, respectively, and a comparison device associated with vym and second inputs to the amplifier output and the summing circuit, respectively, and the output of the comparator being the output of the direction finder.

Images