Моноимпульсный амплитудный пеленгатор

Предлагаемый моноимпульсный амплитудный пеленгатор предназначен для использования в радиолокации, в частности в пассивных радиоголовках самонаведения.
Известны моноимпульсные амплитудные пеленгаторы, используемые в радиолокации для определения пеленга излучающего объекта (см. патент США №3.740.750 по кл. 343-119 за 1973 г.; патент США №3.165.746 по кл. 343-113 за 1965 г. и патент Франции №2.177.504 по кл. G01S 3/00).
Из известных моноимпульсных амплитудных пеленгаторов наиболее близким по технической сущности является пеленгатор, описанный в патенте США №3.740.750. Этот пеленгатор содержит антенную систему, формирующую две пересекающиеся парциальные диаграммы, продетектированные сигналы с которых поступают на логарифмические усилители, выходы которых подключены к схеме вычитания, амплитуда напряжения на выходе которой пропорциональна пеленгу.
Ошибка пеленгации в таком устройстве обусловлена неидентичностью амплитудных характеристик двух каналов в частотном, динамическом и температурных диапазонах. Кроме этого логарифмические усилители сложны в изготовлении и настройке, т.к. трудно выдержать логарифмический закон между выходным и входным напряжениями в большом динамическом диапазоне сигналов (80÷100 дБ).
Применение усилителей с автоматической регулировкой усиления вместо логарифмических усилителей (см., например, патент США №3.165.746 за 1965 г.) позволяет снизить ошибки пеленгации, но при этом уменьшается быстродействие пеленгатора
Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия амплитудных моноимпульсных пеленгаторов.
Эта цель достигается за счет того, что формирование логарифма отношения входных сигналов производится в схеме параллельного сравнения сигналов, затухающих в двух однородных омических линиях передачи.
На фиг. 1 показана схема моноимпульсного амплитудного пеленгатора, на фиг. 2÷4 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.
Моноимпульсный амплитудный пеленгатор, для пеленгации в одной плоскости, содержит две антенны 1, 2, образующих антенную систему, формирующую пересекающиеся диаграммы направленности, сигнал с которых детектируется двумя детекторами 3, 4, после чего поступает на два одинаковых линейных предварительных усилителя 5, 6, выходы которых подключены к противоположным концам двух встречно-ориентированных одинаковых однородных омический линий передач 7, 8. Выходы линии передачи 7, выполненные в виде отводов через равные интервалы, соединены с неинвертирующими входами дифференциальных усилителей-ограничителей 9, а выходы линии передачи 8, выполненные аналогично линии 7, соединены с инвертирующими входами дифференциальных усилителей-ограничителей 9. Выходы дифференциальных усилителей-ограничителей 9 подсоединены к схеме регистрации 10 номера дифференциального усилителя-ограничителя 9, после которого происходит смена знака разности, затухающих вдоль линий сигналов.
Так как диаграммы направленности антенн хорошо аппроксимируются гауссовыми кривыми, напряжения на выходе детекторов можно представить в виде (фиг. 2):
где
o
U - напряжение с антенн при
о
α - угол отворота диаграмм антенн от равносигнального направления,
0,5
Q - полуширина диаграммы направленности.
Эти напряжения подаются на предварительные линейные усилители 5,6, служащие для компенсации потерь в линиях передач. Усиленные сигналы поступают на противоположные концы встречно-ориентированных однородных омических линий передач 7,8. Линии передачи 7,8 могут быть выполнены в виде линий с распределенным сопротивлением, либо на сосредоточенных сопротивлениях.
1
2
При постоянстве погонного затухания у (однородная линия передачи) входные напряжения U и U затухают вдоль линии 7,8 по закону (фиг. 3):
где
γ - коэффициент погонного затухания [дБ/м];
l - текущее расстояние от одного из концов линии [м];
L - общая длина линии [м];
o
Расстояние l от одного из концов линии передачи 7,8 до точки, в которой эти напряжения будут равны, будет:
Из последнего выражения следует, что расстояние пропорционально логарифму отношения входных сигналов. При входных сигналах имеющих вид:
Это расстояние пропорционально пеленгу
o
Далее сигналы с одноименных отводов двух линий 7, 8 вычитаются и усиливаются на дифференциальных усилителях-ограничителях 9. В качестве выходного параметра берется номер n дифференциального усилителя-ограничителя 9, определяемого схемой регистрации 10, после которого происходит смена полярности разности входных сигналов. Этот номер, с точностью до дискрета, указывает на положение нуля разности затухающих в линиях 7, 8 сигналов и пропорционален пеленгу (фиг. 4).
Точность такого устройства определяется идентичностью коэффициентов усиления линейных предварительных усилителей 5,6 и точностью линий передач 7, 8.
Величина полного затухания линий 7, 8 равна перепаду мощностей сигналов по диаграммам направленности в пределах рабочего участка пеленгационной характеристики (ΔР на фиг 2). Эта величина составляет обычно 10÷20 дБ. Для компенсации такого затухания предварительные усилители 5, 6 должны иметь коэффициент усиления по напряжению порядка 3÷10.
Такие усилители просты в изготовлении и могут быть выполнены с более высокой степенью идентичности в коэффициентах усиления, по сравнению с логарифмическими усилителями или усилителями с АРУ.
Погрешности однородной омической линии передачи 7, 8 существенно меньше других видов ошибок, так как она содержит только пассивные элементы и может быть выполнена с высокой точностью.
o
Кроме того, такой способ формирования пеленгационной характеристики позволяет получить линейную зависимость между выходным параметром n и пеленгом, и, следовательно, равную точность во всем рабочем участке.
Быстродействие данного устройства благодаря параллельной обработке выходных сигналов определяется только полосой пропускания усилителей 5, 6, 9 и в реальных схемах составляет 0,5÷3 мксек.
Таким образом применение формирования логарифма отношения двух сигналов в схеме параллельного сравнения сигналов, затухающих в двух однородных омических линиях передачи, приводит к повышению точности пеленгации и увеличению быстродействия пеленгатора.