ФАЗОВЫЙ ПЕЛЕНГАТОР
PHASE DIRECTION-FINDER

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как автономное устройство обнаружения импульсного сигнала и измерения направления на источник излучения этого сигнала.
Известно построение фазового пеленгатора, в котором используются две антенны, два усилителя-ограничителя высокой частоты и фазометр (В.П.Денисов, Д.В.Дубинин, Фазовые пеленгаторы. Томск, 2002, стр.8). В нем реализован фазовый метод пеленгации и приемник прямого усиления. Недостатками такого построения являются низкая помехозащищенность и ограниченные функциональные возможности.
Целью изобретения является повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в фазовый пеленгатор, содержащий две антенны, два усилителя высокой частоты (УВЧ), причем выход каждой антенны соединен с входом соответствующего УВЧ, введены фазовый детектор (ФД) с четырьмя выходами, четыре логарифмических видеоусилители (ЛВУ), четыре аналого-цифровых преобразователя (АЦП), вычислитель разности фаз, аналоговый сумматор, обнаружитель сигналов, блок формирования кода мощности, блок формирования кода коррекции и цифровой сумматор, при этом выходы УВЧ соединены с входами ФД, выходы ФД через соответствующие ЛВУ и АЦП соединены с входами вычислителя разности фаз, выходы ЛВУ соединены дополнительно с входами аналогового сумматора, выход сумматора соединен с входом обнаружителя, выход обнаружителя соединен с тактовым входом каждого АЦП, выходы АЦП соединены дополнительно с входами блока формирования кода мощности, выход блока формирования кода мощности соединен с одним входом блока формирования кода коррекции, выход вычислителя разности фаз соединен с другим входом блока формирования кода коррекции и с одним из входов цифрового сумматора, другой вход цифрового сумматора соединен с выходом блока формирования кода коррекции, а выход сумматора является выходом устройства.
На фиг.1 приведена структурная схема пеленгатора, на фиг.2, 3 - диаграммы, поясняющие его работу.
Фазовый пеленгатор содержит две разнесенные антенны 1, 2, два УВЧ 3, 4, ФД 5, ЛВУ 6-9, аналоговый сумматор 10, обнаружитель сигналов 15, АЦП 11-14, вычислитель разности фаз 16, блок формирования кода мощности 17, цифровой сумматор 18 и блок формирования кода коррекции 19.
Выход каждой антенны 1, 2 соединен с входом соответствующего УВЧ 3, 4, выход каждого УВЧ 3, 4 соединен с входами ФД 5, выходы ФД 5 соединены с входами ЛВУ 6-9, выход каждого из которых соединен с входами аналогового сумматора 10 и входом каждого АЦП 11-14, выход аналогового сумматора 10 соединен с входом обнаружителя 15, выход которого соединен с тактовым входом каждого АЦП 11-14, выходы АЦП 11-14 соединены с входами вычислителя разности фаз 16 и входами формирователя кода мощности 17, выход которого соединен с входом блока формирования кода коррекции 19, выход которого соединен с входом цифрового сумматора 18, выход вычислителя разности фаз 16 соединен с другими входами цифрового сумматора 18 и блока формирования кода коррекции 19.
В основе работы пеленгатора заложен фазовый метод пеленгации, когда плоско падающая радиоволна образует на выходах антенн когерентные сигналы, разность фаз Δφ между которыми зависит от направления α на пеленгуемый источник излучения:
где d - расстояние между антеннами,
λ - длина волны.
Фазовый пеленгатор работает следующим образом. Электромагнитная волна преобразуется входными антеннами в гармонические (синусоидальные) колебания одинаковой несущей частоты, с разностью фаз Δφ, определяемой выражением (1). Далее эти сигналы усиливаются УВЧ 3, 4, чтобы получить необходимую рабочую чувствительность фазового пеленгатора, определяемую обнаружителем 15. Усиленные сигналы поступают с выходов УВЧ 3,4 на входы ФД 5. С выходов ФД 5 импульсные видеосигналы, пропорциональные 1±sin Δφ, 1±cos Δφ и мощности входного сигнала, усиливаются ЛВУ 6-9 и поступают на входы аналогового сумматора 10 и аналоговые входы АЦП 11-14. Сумма видеосигналов поступает на вход обнаружителя 15, где после сравнения с порогом формируется логический сигнал обнаружения, который поступает на тактовый вход каждого АЦП 11-14. Таким образом осуществляется синхронизация работы пеленгатора в целом.
Для повышения помехоустойчивости пеленгатора и обеспечения измерения пеленга по импульсному сигналу при наличии непрерывной помехи или при синхронизированной с сигналом помехе в обнаружителе можно использовать дифференцирование видеосигналов и обнаружение импульсных сигналов по продифференцированным сигналам (по приращению мощности сигнала относительно мощности помехи).
Возможно, также дифференцирование сигнала на входе ЛВУ 6-9. Так как операция дифференцирования линейна, то это не изменяет точность измерения пеленга.
Преобразованные АЦП 11-14 цифровые сигналы, пропорциональные мощности и 1±sinΔφ, 1±cosΔφ, поступают на входы вычислителя разности фаз 16 и на входы блока формирования кода мощности 17. В блоке 17 вычисляется максимальное из четырех значений цифровых величин и таким образом формируется код мощности, пропорциональный мощности входного сигнала. В вычислителе 18 для формирования кода Δφ осуществляется в цифровых двоичных кодах следующая процедура. Сигналы, пропорциональные 1+sinΔφ, 1-sinΔφ, 1+cosΔφ, 1-cosΔφ, вычитаются попарно друг из друга и образуются сигналы, пропорциональные sinΔφ, cosΔφ. Затем сравнением sinΔφ и cosΔφ с нулем и по модулю между собой вычисляются старшие три разряда разности фаз Δφ, а вычислением  - младшие разряды Δφ. Здесь обозначено (ψ(sinΔφ)+(соsΔφ) некоторая нелинейная функция, которая при малой мощности входного сигнала пропорциональна функции sinΔφ, cosΔφ, а при большой мощности вносит нелинейности, обусловленные логарифмированием сигналов в ЛВУ. В результате пеленгационная характеристика пеленгатора близка к линейной на уровне его чувствительности (фиг.2) и имеет существенные отклонения при большой мощности входного сигнала (фиг.3). Эти отклонения в виде систематических ошибок имеют периодический характер и могут быть измерены и запомнены в блоке формирования кода коррекции 19. В цифровом сумматоре 18 эти ошибки, взятые с обратным знаком, суммируются с вычисленным значением разности фаз и на выходе его формируются отсчеты разности фаз Δφ, не зависящие от мощности входного сигнала, пропорциональные, в соответствии с (1) угловому направлению на источник излучения.
Выход блока формирования кода мощности можно использовать для измерения мощности входного сигнала, видеосигнал с выхода аналогового сумматора можно использовать для измерения длительности входного импульсного сигнала. Возможность измерения мощности и длительности входного сигнала относятся к дополнительным функциям устройства и расширяют его функциональные возможности.