Пеленгация радиоэлектронных средств

Беспоисковое определение направления на источник, в простейшем случае, осуществляется многоканальным избирательным устройством. В таком пеленгаторе прием ведется одновременно несколькими остронаправленнымиантеннами, обслуживающими заданный сектор пространства. Точность определения направления и разрешающая способность при этом ограничиваются шириной диаграммы направленности антенн. Высокая точность пеленгации достигается применением большого количества антенн, а, следовательно, и приемных каналов.

В пеленгаторах может применяться так называемое функциональное пеленгационное устройство, принцип работы которого основывается на функциональной зависимости напряжения на выходе двух или большего числа антенн от направления прихода радиоволн.

Примером такого вида пеленга может быть секторный фазовый радиопеленгатор, в котором применяется фазовый метод измерения угловой координаты.

Неоднозначность измерений, свойственная этому методу при использовании двух разнесенных в пространстве антенн, ограничивает зону действия пеленгатора сектором, размеры которого определяются заданной точностью пеленгации.

Для пеленгования с любого направления создается система, состоящая из нескольких секторных объединенных устройств (например, антенная система, состоящая в диапазоне КВ из отдельных вибраторов, равномерно расположенных по окружности радиусом 50-60 м.). Так при использовании 40 вибраторов угловое расстояние между ними составляет 9°. Позади вибраторов установлен общий отражатель (экран), что обеспечивает формирование диаграммы направленности каждого вибратора в виде кардиоиды с максимумом, направленным от центра антенной системы.

Для формирования рабочего сектора пеленгатора в заданном направлении используются две соседние группы вибраторов (по шесть вибраторов в группе). Каждая группа вибраторов эквивалентна многовибраторной синфазной антенне, формирующей узкую диаграмму направленности. Сдвиг фаз между сигналами, принимаемыми отдельными вибраторами группы, компенсируется в специальном устройстве (компенсаторе), включающем искусственные линии задержки. Подключение к приемному устройству соседних групп вибраторов происходит поочередно, что эквивалентно электрическому вращению диаграммы направленности антенной системы радиопеленгатора. Так осуществляется последовательный обзор пространства узким лучом от 0° до 360° по азимуту. При наличии 40 фиксированных положений ошибка в направлении на пеленгуемую радиостанцию не превышает ± 4,5°.

Сигналы каждой группы вибраторов, снимаемые с выхода компенсаторов, поступают в приемник, где осуществляется суммарно-разностная обработка сигналов. На выходе приемника имеются два напряжения от двух соседних групп вибраторов:

и

где d _э – расстояние между центрами соседних групп вибраторов (эквивалентная база). Суммарный и разностный каналы формируют напряжения:

и

После фазирования этих сигналов по высокой частоте путем поворота фазы одного из них на 90° они подаются для сравнения на отклоняющие пластины ЭЛТ индикатора. Электронное пятно трубки прочерчивает светящуюся линию, образующую с началом отсчета (вертикальным диаметром трубки) угол:

Шкала углов a на основе этой формулы градуируется в значениях определяемых пеленгов j.

При малых углах a (в пределах рабочего сектора j £ 4,5°) можно принять, что:

и

При 40 фиксированных позициях ротора компенсатора пеленг, например, на радиостанцию будет:

где N - номер фиксированной позиции анализатора компенсатора, соответствующий выбранному положению рабочего сектора.

Применение телефонного канала в пеленгаторе обеспечивает слуховую пеленгацию. Направление на радиостанцию соответствует максиму сигнала в телефонах.

В диапазоне КВ дальность действия секторных радиопеленгаторов до нескольких тысяч километров. Среднеквадратическая ошибка определения пеленга σ (j) ≈ 0,25º.

Поисковые пеленгаторы фиксируют направление на источник излучения путем последовательного просмотра разведываемого пространства. В этом случае измерение пеленга требует некоторого времени.

В пеленгаторах поискового типа угловые координаты источника излучения измеряются с помощью вращающейся остронаправленной антенны. Ее угловое положение, при котором сигнал разведываемого РЭС на выходе пеленгатора достигает максимального значения, соответствует пеленгу источника. В общем случае направление на источник излучения определяется с вероятностью

где: Θ_с – ширина луча антенны, работающей в режиме обзора; Т _п.а. – период вращения антенны пеленгатора; t _р – время разведки.

Поиск по направлению может быть быстрым и медленным.

В качествепримера радиопеленгатора данного типа можно рассмотреть пеленгатор с рамочной антенной в виде восьмерки и направленной антенной.

Если пеленгуемая радиостанция создает в точке приема напряженность поля:

то э.д.с., наводимая в рамке будет:

где е _рмакс –амплитудное значение е _р.

Сигнал на зажимах рамки оказывается сдвинутым на 90° относительно возбуждающего его поля.

Использование при пеленгации одной рамочной антенны приводит к неоднозначности определения пеленга и другим недостаткам, свойственным методу пеленгации по минимуму. Поэтому в данном пеленгаторе сигнал рамкисуммируют (после усиления и поворота фазы на 90º) с сигналом от ненаправленной антенны;

где е _А – амплитуда э.д.с. ненаправленной антенны. Результирующий сигнал:

Диаграмма направленности такой антенной системы в полярных координатах представляет собой кардиоиду, определяемую выражением:

При изменении фазы э.д.с. в одной из антенн направление минимума кардиоиды изменяется на 180º.

Пеленгация производится равносигнальным методом. Равносигнальное направление образуется путем периодического изменения (с частотой несколько десятков герц) фазы напряжения рамки, в результате чего с такой же частотой изменяется на 180º направление минимума кардиоиды.

Сигнал рамочной антенны усиливается в УВЧ примерно до уровня сигнала ненаправленной антенны и с помощью фазирующего контура поворачивается по фазе на 90º. Затем сигнал поступает на балансный модулятор, управляемый генератором низкой частоты. Действие балансного модулятора эквивалентно механическому переключению с заданной частотой выводов рамки для изменения фазы ее сигналов на 180º.

Суммирование сигналов рамочной и ненаправленной антенн осуществляется во входном контуре приемника.После усиления и детектирования выделяется огибающая сигнала, которая поступает в телефонный канал для прослушивания работы пеленгуемой радиостанции. Кроме того, формируется огибающая сигнала на частоте переключений фазы напряжения рамки, поступающая в блок управления компасного канала для автоматического управления вращением рамки (е) и называемая сигналом ошибки. Его фаза зависит от направления на пеленгуемую радиостанцию. Сигнал ошибки сравнивается в фазовом детекторе с опорным сигналом, приходящим отгенератора низкой частоты и имеющим неизменную начальную форму. На выходе фазового детектора вырабатывается сигнал управления в виде постоянного тока, знак которого зависит от направления на пеленгуемый источник радиоизлучений (ж). После усиления сигналы управления поступают на двигатель,который поворачивая рамку, совмещает равносигнальное направление с направлением на пеленгуемую радиостанцию. Угол поворота указывается на стрелочном приборе.

Рассмотренная система обеспечивает однозначность отсчета пеленга, так как обладает лишь одним устойчивым положением равновесия, соответствующим истинному пеленгу.

2.2.8. Принцип работы доплеровского пеленгатора. Эффект большой базы

Антенная система доплеровского пеленгатора в принципе аналогична одинарной вращающейся антенне. При падении фронта волны вследствие доплеровского эффекта происходит (независимо от угла поляризации и угла возвышения) кажущееся повышение частоты принимаемого сигнала при движении приемной антенны в направлении к передатчику и, соответственно, уменьшение частоты при удалении от передатчика элементов антенны, расположенных по окружности с обратной стороны антенны. Фаза возникающих при этом модуляционных сигналов определяется только углом падения волны, что дает возможность измерить азимут путем сравнения с опорным сигналом. Такой принцип пеленгации применяется, например, в ОВЧ/УВЧ диапазонах.

В отличие от неискаженного поля, изофазы (т.е. линии одинаковой фазы) искаженного поля характеризуются кривизной. Причиной этого являются отражения. В качестве параметра направления угла падения фронта волны пеленгатор измеряет среднее значение (по антенной базе) вертикальной компоненты.

Как показано на схеме, пеленгаторная антенна с малой, по сравнению с пространственной протяженностью возмущающего сигнала базой, обладает существенно большей угловой погрешностью, чем антенна с большей базой.

Отличительной особенностью доплеровского пеленгатора является принцип одновременного противоположно направленного сканирования антенных контуров. За счет специальной системы сканирования антенных контуров в системе имитируются два вращающихся в противоположных направлениях антенных диполя, создающих на двух независимых выходах соответствующие противоположные сигналы ЧМ. В систему входят необходимые для сканирования коммутирующие устройства и одна не сканируемая антенна контрольного сигнала. Выходной сигнал антенны контрольного сигнала через третий ВЧ канал поступает на пеленгатор и используется в нем для частотной компенсации, а также для неискаженного слухового приема.

За счет противоположно направленного сканирования антенн образуются два сигнала с противоположной модуляцией, оценка которых после демодуляции может быть довольно просто осуществлена в аналоговой форме; сигналы создают на экране монитора картину пеленга в диаграмме 360º. Фигура пеленгуемого сигнала в условиях совершенно неискаженного поля в идеальном случае представляет из себя прямую.

В начале пеленгации указываются мгновенные значения. Одновременно с процессом наблюдения начинается расчет среднего значения и величины разброса.

2.3 Радиолокационная разведка

Дата добавления: 2014-01-11