ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ПЕЛЕНГАЦИИ
PHASE-BASED DIRECTION FINDING METHOD

Изобретение относится к области радиолокации, радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников излучения сигналов.
Известны фазовые радиопеленгаторы и фазовые способы пеленгации (патент РФ №2311656, патент РФ №2518428, Космические радиотехнические комплексы. Под ред. Бычкова С.И. М.: Сов. радио, 1967, с. 130-138; Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск.: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002, с. 8).
y
y
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является корреляционно-фазовый пеленгатор (патент РФ №2631422, 2016 г.), который и выбран в качестве прототипа. В известном изобретении сигналы от двух источников излучения - узкополосного и широкополосного принимают на пространственно разнесенные антенны с соответствующими приемниками, в каждом приемнике проводят частотную селекцию принимаемых сигналов по трем частотным каналам, по каждому частотному каналу проводят корреляционную обработку сигналов, по результатам которой вычисляют τ - временной сдвиг между сигналами, принятыми каждой из антенн от узкополосного источника излучения. Величину τ используют при вычислении угловых координат (направляющих углов) узкополосного источника излучения.
y
ш
К недостаткам известного изобретения относится то, что в нем не рассмотрена задача одновременной пеленгации обоих источников излучения, т.е. задачи одновременного определения τ и τ - временного сдвига между сигналами, принятыми каждой из антенн от широкополосного источника излучения, для дальнейшего вычисления направляющих углов на широкополосный источник излучения.
Признаки настоящего изобретения, совпадающие с признаками прототипа:
использование пространственно разнесенных антенн,
проведение в принимаемом каждой антенной сигнале частотной селекции по трем частотным каналам,
корреляционная обработка сигналов после частотной селекции,
использование результатов корреляционной обработки сигналов для вычисления временных сдвигов между сигналами.
Технической задачей настоящего изобретения - фазовый способ пеленгации является обеспечение одновременной пеленгации узкополосного и широкополосного источников излучения.
Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание фазовых пеленгаторов, реализующих одновременную пеленгацию источника излучения узкополосного и источника излучения широкополосного сигналов.
Сущность патентуемого изобретения - фазовый способ пеленгации поясняется описанием и чертежом, представленным на фиг. 1.
у
ш
Структурная схема пеленгатора, реализующего предлагаемый способ пеленгации, (см. фиг. 1) содержит пространственно разнесенные на расстояние  первую антенну 1 и вторую антенну 2, соединенные с первым приемником 3 и вторым приемником 4, соответственно, первый коррелятор 5, второй коррелятор 6, третий коррелятор 7 и вычислитель 8. Каждый приемник имеет три частотных канала. На входы первого коррелятора 5 поступают выходные сигналы первого частотного канала с первого 3 и второго 4 приемников. На входы второго коррелятора 6 поступают выходные сигналы второго частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. На входы третьего коррелятора 7 поступают выходные сигналы третьего частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. Выходы каждого коррелятора соединены со входами вычислителя 8, с выходов которого поступают данные о направляющих углах между направлением на источник излучения и линией соединяющей разнесенные антенны: угле θ - направляющем угле на узкополосный источник излучения и угле θ - направляющем угле на широкополосный источник излучения.
у
ш
ш
у
Соотношение ширины спектра узкополосного сигнала - Δf и ширины спектра широкополосного сигнала - Δf удовлетворяет условию Δf>3Δf.
1
2
Сигналы источников узкополосного и широкополосного излучения принимают на пространственно разнесенные первую антенну 1 и вторую антенну 2, антенны имеют одинаковые коэффициенты передачи. Сигналы U на выходе первой антенны 1 и U на выходе второй антенны 2 имеют вид:
1
1у
1ш
U=U+U,
2
2у
2ш
U=U+U, где
1у
у
у
U=Аcosωt - сигнал на выходе первой антенны 1 от узкополосного источника излучения,
1ш
ш
ш
U=Аcosωt - сигнал на выходе первой антенны 1 от широкополосного источника излучения,
2у
у
у
у
U=Аcosω(t+τ) - сигнал на выходе второй антенны 2 от узкополосного источника излучения,
2ш
ш
ш
ш
U=Аcosω(t+τ) - сигнал на выходе второй антенны 2 от широкополосного источника излучения,
у
ш
А и А - амплитуды сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,
у
у
ш
ш
ω=2πf и ω=2πf - частоты сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,
у
1у
2у
τ - временной сдвиг сигнала U относительно сигнала U
ш
1ш
2ш
τ - временной сдвиг сигнала U относительно сигнала U.
o
0
0
0
0
0
у
0
у
В первом приемнике 3 и втором приемнике 4 проводят селекцию принятых сигналов по трем частотным каналам. Центральную частоту первого частотного канала ω выбирают равной ω=2πf, где f - центральная частота узкополосного сигнала. Центральную частоту второго частотного канала выбирают равной ω-δω, а центральную частоту третьего частотного канала равной ω+δω. Во всех частотных каналах устанавливают одинаковые коэффициенты усиления и одинаковые полосы пропускания Δf. Величину Δf выбирают, исходя из известной ширины спектра узкополосного сигнала Δf. Величину δω со выбирают такой, чтобы полосы всех трех частотных каналов не перекрывались, исходя из условия δω>2πΔf.
После частотной селекции сигналы с первого приемника 3 и второго приемника 4 подаются на коррелятор 5, коррелятор 6 и коррелятор 7. Корреляторы имеют одинаковые коэффициенты передачи.
11
21
На коррелятор 5 подают сигналы с первого частотного канала: U с первого приемника 3 и U со второго приемника 4.
12
22
На коррелятор 6 подают сигналы со второго частотного канала: U с первого приемника 3 и U со второго приемника 4.
13
23
На коррелятор 7 подают сигналы с третьего частотного канала: U с первого приемника 3 и U со второго приемника 4.
11
у
0
ш
0
21
у
0
у
ш
0
ш
12
ш
0
22
ш
0
ш
13
ш
0
23
ш
0
ш
На центральных частотах частотных каналов сигналы имеют вид U=Асоsωt+Асоsωt, U=Аcosω(t+τ)+Аcosω(t+τ) U=Асоs[(ω-δω)t], U=Acos[((ω-δω)(t+τ)], U=Acos[(ω+δω)t], U=Аcos[(ω+δω)(t+τ].
1
1
2
2
3
3
у
ш
После корреляционной обработки (перемножения и усреднения поступивших на коррелятор сигналов) на выходе коррелятора 5 получают квадратурные значения I, Q, на выходе коррелятора 6 - I, Q, на выходе коррелятора 7 - I, Q, которые связаны с τ и τ следующими соотношениями: , , , , , .
1
1
2
2
3
3
у
ш
В вычислителе 8 величины I, Q, I, Q, I, Q измеряют и проводят вычисление значений τ и τ.
1
1
2
2
3
3
ш
По измеренным значениям I, Q, I, Q, I, Q величину τ вычисляют по формуле:
, где ,
у
а величину по τ формуле:
, где, , .
Направляющие углы на источники узкополосного и широкополосного сигналов вычисляют по формулам: , , где c - скорость света,  - расстояние между разнесенными антеннами.
Математическое моделирование показало эффективность патентуемого фазового способа пеленгации при идентичности характеристик частотных каналов и симметричном распределении спектра широкополосного сигнала относительно центральной частоты.