Способ амплитудной пеленгации по максимуму диаграммы направленности антенны
METHOD OF AMPLITUDE DIRECTION FINDING ON MAXIMUM DIAGRAMS OF ANTENNA DIRECTION

Изобретение относится к области радиопеленгации, радионавигации, а именно к области радиопеленгации, в которой определение местоположения источника радиоизлучения осуществляется антенными устройствами, не имеющими выраженной направленности, путем изменения диаграммы направленности антенны в пространстве с целью определения направления прихода радиоволн.
Известен способ амплитудной пеленгации по максимуму диаграммы направленности антенны [1], заключающийся в том, что отсчет пеленгационного угла от направления, связанного с началом отсчета, например направления на север, производится в момент, когда направлению на источник излучения будет соответствовать максимальный уровень принимаемого сигнала.
Наряду с явным достоинством, связанным с простотой его реализации, способ обладает существенным недостатком, заключающимся в крайне низкой точности определения направления прихода радиоволн, что обусловлено плоской вершиной диаграммы направленности антенны, для которой максимальному уровню сигнала будет соответствовать не один пеленг, а некоторый сектор пеленгов, в котором уровень фиксируемого сигнала будет одинаковым, для любого пеленга из этого сектора.
С увеличением длины волны, при использовании одной и той же антенны, ширина данного сектора, равно как и количество пеленгов, на которых фиксируется максимум уровня сигнала, будет расти. Очевидно, что увеличение данного сектора приведет к росту ошибки определения направления прихода радиоволн и, как следствие, к увеличению ошибки определения местоположения источника радиоизлучения.
Известен способ амплитудной пеленгации по минимуму диаграммы направленности антенны [1].
Недостатками данного способа являются сложность в реализации способа, сложность в устройстве пеленгатора, невозможность работы такого пеленгатора в широком диапазоне длин волн и достаточно высокая погрешность измерений минимума слышимости сигнала из-за неидеальной диаграммы направленности антенны.
Задачей изобретения является создание способа амплитудной пеленгации по максимуму диаграммы направленности антенны, позволяющего существенно повысить функциональность амплитудных пеленгаторов, точность определения ими направления прихода радиоволн и, как следствие, уменьшить ошибку определения местоположения источника радиоизлучения.
Этот технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что в процессе пеленгования, путем смещения диаграммы направленности амплитудного пеленгатора 1, например вправо и влево, относительно источника радиоизлучения 2, определяют одинаковые границы 3 сектора 4, в пределах которого уровень принимаемого сигнала на обеих границах 3 принимает равные значения и снижается не менее чем на 3 дБ от максимального значения на диаграмме направленности 1 сканирующей антенны, находящейся поочередно в крайнем левом и крайнем правом положении относительно источника радиоизлучения 2, а затем полученный сектор 4 делят пополам. Направлением на источник радиоизлучения является пеленг 5, образованный углом между направлением на начало отсчета 6, например на север, и линией 7, проходящей через центр антенны и точку, делящую полученный сектор сканирования 4 пополам, как показано на фиг. 1.
Как известно, способ амплитудной пеленгации по максимуму диаграммы направленности антенны, в современной трактовке, значительно уступает по точности фазовому способу. Это обусловлено тем, что точность способа напрямую связана с шириной диаграммы направленности антенны, используемой для пеленгования источника. В результате пеленгования возможно появление ложных пеленгов в пределах основного лепестка диаграммы направленности антенны.
Эти ложные отсчеты определены плоским участком вершины диаграммы направленности, в пределах которого не происходит значительных изменений уровня принимаемого сигнала при малых угловых смещениях диаграммы направленности антенны относительно истинного направления на источник излучения, что, конечно же, приводит к ошибке определения истинного направления на источник излучения и, как следствие, повышению ошибки определения местоположения источника. При этом, в зависимости от длины волны пеленгуемого источника радиоизлучения с использованием одной и той же антенны, количество ложных пеленгов, например, с ростом длины волны, будет только расти, так как будет увеличиваться ширина диаграммы направленности самой антенны.
Для того чтобы компенсировать появление ложных пеленгов, увеличить точность систем, оснащенных амплитудными пеленгаторами, уменьшить ошибку определения местоположения источников радиоизлучения в широком диапазоне длин волн с использованием одной и той же антенны, предлагается следующий способ.
Для реализации способа достаточно использовать практически любую антенну с диаграммой направленности, отличной от круговой (сферической), что также является достоинством предложенного способа.
Для упрощения реализации способа предлагается использовать параболическую антенну с апертурой 10 м и ожидаемой шириной диаграммы направленности 56 град. Выбор данной антенны не случаен. Именно параболические антенны большого диаметра способствуют формированию диаграмм направленности, пригодных для реализации способа в широком диапазоне длин волн. В заявленном способе границы диапазона лежат в пределах от 30 МГц и выше. Очевидно, чем выше частота, тем уже диаграмма направленности.
Для компенсации неидеальной формы диаграммы направленности антенны выбранная антенна и ее диаграмма направленности могут быть откалиброваны с использованием тестового источника излучения относительно механической системы поворота антенны с датчиком угла поворота. Калибровка производится при минимально-применимой для выбранной антенны частоте, при которой ширина диаграммы направленности максимальна, например, в предложенном выше варианте - 30 МГц.
При механическом сканировании лучом диаграммы направленности, относительно тестового источника, например вправо-влево, с шагом в 1 с, либо мин, либо град, в зависимости от прецизионных возможностей системы поворота антенны с датчиком угла поворота, формируют таблицу зависимости уровня тестового сигнала, от соответствующего ему угла поворота.
По полученным отсчетам выбирается сектор с равной величиной спадов в левую и правую стороны сканируемого угла относительно максимума и определяется ширина полученного сектора в секундах, либо минутах, либо градусах. Затем полученный угол делится пополам и данный отсчет выбирается в качестве оптической оси для данной диаграммы направленности и совмещается с нулем системы поворота антенны с датчиком угла поворота.
Таким образом, возможно получить широкодиапазонный амплитудный пеленгатор, превосходящий по точности фазовый пеленгатор.
Необходимо учесть, что максимальная ошибка определения направления прихода радиоволн с помощью такого способа будет зависеть только от прецизионных возможностей системы поворота антенны с датчиком угла поворота.
Предложенный способ наряду с простотой его реализации обеспечивает существенное повышение функциональности амплитудных пеленгаторов, точности определения ими направления прихода радиоволн и, как следствие, позволяет значительно уменьшить ошибку определения местоположения источника радиоизлучения.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что заявленное изобретение, за счет того, что за направление на источник излучения выбирают линию, полученную в результате деления пополам сектора сканирования диаграммой направленности антенны относительно источника излучения, например вправо и влево, при этом границами сектора сканирования являются точки с равным спадом амплитуды до уровня ниже 3 дБ от максимального значения на диаграмме направленности сканирующей антенны, находящейся поочередно в крайнем левом и крайнем правом положении относительно источника радиоизлучения, позволяет получить технический результат, состоящий в повышении функциональности амплитудных пеленгаторов, точности определения ими направления прихода радиоволн и, как следствие, уменьшении ошибки определения местоположения источника радиоизлучения, что было невозможно в прототипе.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Меньшаков Ю.К. Теоретические основы технических разведок: Учебное пособие / Под редакцией Ю.Н. Лаврухина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 536 с., с. 71-73.