Способ однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора и устройство для его осуществления

(19) (11 3 (59 С 0Б 3 /2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ фгопиоднии изоБрстни)К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУп 121) 3553643/18-09(461 15.08.84, Бюл. 1 30 72) Б.В.Семагин, А.А,Шахин и Н.А.Файзулин531 621.396.75(088.8)56) 1. Патент Великобритании1366726, кл, С 01 Б 3/12, 1974.2. Авторское свидетельство СССР ( 572132, кл. С 01 Б 3/22, 1975.154 ) СПОСОБ ОДНОЗНАЧНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕЛЕНГА ДЛЯ ДВУХКАНАЛЬНОГО РАДИОПЕЛЕНГАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.1571 1. Способ однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора, заключающийся в приеме электромагнитного сигнала на две ортогонально ориентированные магнитные антенны и одну всенаправленную электрическую антенну, усилении принятых сигналов, формировании суммы и разности сигналов, принятых магнитными антеннами, причем фаза сигнала, принятого одной из магнитных антенн перед формированием суммы и разности сигналов, изменяется на 90 , измерении разности фаз между суммарными и разностным сигналами и определении пеленга 0 и по измеренной разности фаз между суммарным и разностным сигналами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения оперативности однозначного определения пеленга, из сигнала всенаправленной электрической антенны формируют первый второй, третий и четвертый импульсы квадрантов, совпадающие по времени с первой, второй, трет.ей и четвертой четвертями периода принимаемого колебания оп ределяют моменты перехода суммарного и разностного сигналов чере нулевой уровень, по зависимости, связывающей моменты перехода суммарного и разностого сигналов через нулевой уровень и положения передних фронтов импульсов первого, второго, третьего и четвертого квадрантов, определяют квадрант пеленга сигнала и формируют значение пеленга согласно следующему правилу: 6 =8 в случае, если пеленг находится в первом или втором квадрантах; 6=9 и + + 180 в случае, если пеленг находится г, третьем или четвертом квадрантах.2. Устройство однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора, содержащее последовательно соединенные всенаправлен- С, ную электрическую антенну ч первый усилитель, последовательно соединенЬщай ные первую магнитную антенну, второй усилитель, сумматор, первый усилитель-ограничитель и фазометр, после- С довательно соединенные вторую магнит-,(,Ю ную антенну, третий усилитель, пер- (А,) вый фазовращатель, вычитатель и вто- ее 1 рой усилитель-ограничитель, а также блок управления, причем выход второго усилителя-ограничителя подключен к второму входу фазометра, выход фазовращателя подключен к второму входу сумматоравыход второго усили-теля соединен с вторым входом вычитафф теля, первый, второй и третий входы блока управления соединены с всена - правленной электрической антенной, первой магнитной антенной и второй магнитной антенной соответственно,а первый выход блока управления1108375 Рлорюий сиеиал Ер Сие юлиндадранто Ралли еноте РетпоррР Р нЬкдро юла хЕ Р,е)р, 1 .61 Гигнал 1- го Роороюм63 Рормира 3 оние сигжюа лгрРого л Ау Ррою 7 а РармироХжиесигналаРюорог ол Ра Рранлм Рормиро 5 оноесиеноларелюеголРоо,ронло Рормцро 3 оние Сигнола елйрлаго лАиронла1108375С)гМСоставитель В.Родзивилов Редактор М.Бандура ТехредЖ. Кастелевич Корректор Л АвРнко Заказ 5857/31 Тираж 71 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 йипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,41108375 соединен с управляющим входом фазометра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь 1 шения оперативности однозначного определения пеленга, введены блок определения квадранта и блок формирования пеленга, причем первый, второй и третий входы блока определения квадранта ссединены соответственно с выходом первого усилителя, выходом первого усилителя-ограничителя и выходом второго усилителя-ограничителя, четвертый вход блока определения квадранта соединен с первым выходом блока управления, первый, второй, третий и четвертый входы блока формирования пеленга соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока определения квадранта, пятый вход блока формирования пеленга соединен с вторым выходом блока управления, шестой вход блока формирования пеленга со.динен с первым выходом блока управления, седьмой вход блока формирования пеленга соединен с выходом фазометра, а выход блока формирования пеленга является выходом устройства однозначного определения пеленга для двухканального пеленгатора.3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определении квадранта содержит последовательно соединенные третий усилитель-ограничитель, первый элемент И, первый фазовый детектор и первый блок памяти, последовательно соединенные второй фазовращатель, четвертый усилитель-ограничитель, второй элемент И, второй фазовый детектор и второй блок памяти, последовательно соединенные третий элемент И, первый триггер, четвертый элемент И, третий фазовый детектор и третий блок памяти, последовательно соединенные пятый элемент И, четвертыйфазовый детектор и четвертый блокпамяти, а также второй триггер, первый инвертор н второй инвертор, причем выход первого триггера через второй триггер подключен к второмувходу третьего элемента И, выход"первого триггера подключен к первому входу пятого элемента И, второму входу первого элемента И, второмувходу второго элемента И, управляющимвходам первого, второго, третьегои четвертого фазовых детекторов ипервого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, выход третьегоусилителя-ограничителя подключен ктретьему входу второго элемента Ии через первый инвертор - к вторымвходам четвертого элемента И и пятого элемента И, выход четвертогоусилителя-ограничителя соединен стретьим входом четвертого элементаИ и через второй инвертор с третьимивходами первого элемента И и четвертого элемента И, входы третьегоусилителя-ограничителя и второгофазовращателя объединены и являютсяпервым входом блока определения квадранта, вторые входы первого, второго,третьего и четвертого фазовых детекторов объединены и являются вторымвходом блока определения квадранта,третьи входы первого, второго, третьего и четвертого фазовых детекторовобъединены и являются третьим входомблока определения квадранта, третийвход третьего элемента И и управляющие входы первого и второго триггеровобъединены и являются четвертым входом блока определения квадранта, авыходы первого, второго, третьегои четвертого блоков памяти являютсясоответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока определения квадранта, Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в метеорадиолокации для опреде.пения пеленга грозовых разрядов,Известен способ определения пеленга, заключающийся в прием си налов электрической и двумя ортогональноориентированными магнитными антеннами, усилении сигналов, формированиисуммарного и разностного.сигналов из сигналов, принятых магнитными антеннами, измерении разности фазмежду суммарным и разцостнык сигналом, оцределециц угла направления прихода сигнала, определении угла добавления и суммирования угла направления прихода сигнала и угла добавления 111. 5Однако данный способ не обеспечивает оперативцого получения значения пеленга источника электромагнитного измерения и требует при своей реализации изменения режимов работы, 10Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ радиопеленгации, заключающийся в приеме электромагнитного сигнала на две ортогонально ориентированные 15 магнитные антенны и одну всенаправленную электрическую антенну, усилении принятых сигналов, формировании суммы и разности сигналов, принятых магнитными антеннами, причем фаза 20 сигнала, принятого одной из магнитных антенн перед формированием суммы и разности сигналов, изменяется на 90 , измерении разности фаз междуосуммарным и разностным сигналами и 25 определении пеленга ви по измеренной разности фаз между суммарным и разностным сигналами 2. Устройство, реализованное в соответствии с описанным способом, содержит последовательно соединенные всенаправленную антенну и первый усилитель, последовательно соединенные первую магнитную антенну, второй усилитель, сумматор, первый усилитель- ограничитель и фазометр, последовательно соединенные вторую магнитную антенну, третий усилитель, первый фазовращатель, вычитатель и второй усилитель-ограничитель, и блок управления, причем выход второго усилителя-ограничителя подключен к второму входу фазометра, выход фазовращателя . подключен к второму входу сумматора, 45 выход второго усилителя соединен с вторым входом вычитателя, первый, второй и третий, входы блока управления соединены с всенаправленной электрической антенной, первой магнит. ной антенной и второй магнитной антенной соответственно, а первый выход блока управления соединен с управляющим входом фазометра 1 23Однако известный способ пеленга 55 ции и устройство, его реализующее, не позволяют оперативно получать однозначные значения пеленга на источникэлектромагнитного излучения. Цель изобретения - повышение оперативности однозначного определения пеленга.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора, заключающемуся в приеме электромагнитного сигнала на две ортогонально ориентированные магнитные антенны и одну всенаправленную электрическую антенну усилении принятых сигналов, формировании суммы и разности сигналов, принятых магнитными антеннами, причем фаза сигнала, принятого одной из магнитных антенн перед формированием суммы и разности сигналов, изменяется на 90, измерении разности фаз между суммарным и разностным сигналами и определении пеленга В по измеренной разности фаз между суммарным и разностным сигналами, из сигнала всенаправлецной электрической антенны формируют первый, второй, третий и четвертый импульсы квадрантов, совпадающие по времени с первой, второй, третьей и четвертой четвертями периода принимаемого колебания, определяют моменты перехода суммарного и разностного сигналов через нулевой уровень, по зависимости, связывающей моменты перехода суммарного и разностного сигналов через нулевой уровень и положения передних фронтов импульсов первого, второго, третьего и четвертого квадрантов, определяют квадрант пеленга сигнала и формируют значение пеленга согласно следующему правилу: 8 = Ви в случае, если пеленг находится в первом или втором квадрантах, 6 = 6 +о+180 в случае, если пеленг находится в третьем или четвертом квадрантах. При этом в устройство однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора, содержащее последовательно соединенные всенаправленную электрическую антенну и первый усилитель, последовательно соединенные первую магнитную антенну, второй усилитель, сумматор, первый усилитель-ограничитель и фазометр, последовательно соединенные вторую магнитную антенну, третий усилитель, первый фазовращатель, вычитатель и второй усилитель-ограничитель, а также блок управления, причем выход второго усилителя-ограничителя подключен к второму входу фазо 1108375метра, выход фазовращателя подключен к второму входу сумматора, выход второго усилителя соединен с вторым входом вычитателя, первый, второй и третий входы блока управления соединены с всенаправленной электрической антенной, первой магнитной антенной и второй магни-.ной антенной соответственно, а первыи выход блока управления соединен с управляющим 1 О входом фазометра, введены блок определения квадранта и блок формирования пеленга, причем первый, второй и третий входы блока определения квадранта соединены соответственно с выходом первого усилителя, выходом первого усилителя-ограничителя и выходом второго усилителя-ограничителя, четвертый вход блока определения квадранта соединен с первым выходом блока управления, первый, второй, третий и четвертый входы блока формирования пеленга соединеы соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока определения квадранта, пятый вход блока формирования пеленга соединен с вторым выходом блока управления, шестой вход блока формирования пеленга соединен с первым выходом блока управ 30 ления, седьмой вход блока формирования пеленга соединен с выходом фазометра, а выход блока формирования пеленга является выходом устройства однозначного определения пеленга для двухканального пеленгатора. 35Кроме того, блок определения квадранта содержит последовательно соединенные третий усилитель-ограничитель, первый элемент И, первый 40 фазовый детектор и первый блок памяти, последовательно соединенные второй фазовращатель, четвертый усилитель-ограничитель, второй элемент И, второй фазовый детектор и второй блок памяти, последовательно соединенные третий элемент И, первый триггер, четвертый элемент И, третий фазовый детектор и третий блокпамяти, последовательно соединенные50 пятый элемент И, четвертый фазовый детектор и четвертый блок памяти, а также второй .триггер, первый инвертор и второй инвертор, причем выход первого триггера через второй триггер подключен к второму входу третьего элемента И, выход первоготриггера подключен к первому входу пятого элемента И, второму входу первого элемента И, второму входу второго элемента И, управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого фазовых детекторов и первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, выход третьего усилителя-ограничителя подключен к .третьему входу второго элемента И и через первый инвертор - к вторым входам четвертого элемента И и пятого элемента И, выход четвертого усилителя-ограничителя соединен с третьим входом четвертого элемента И и через второй инвертор с третьими входами первого элемента И и четвертого элемента И, входы третьего усилителя-ограничителя и второго фазовращателя объединены и являются первым входом блока определения квадранта, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого фазовых детекторов объединены и являются вторым входом блока определения квадранта, ,третьи входы первого, второго, треть,его и четвертого фазовых детекторов объединены и являются третьим входом блока определения квадранта, третий вход третьего элемента И и управляющие входы первого и второго триггеров ,объединены и являются четвертым входом блока определения квадранта, а выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти являются соответственно первым, вторым, третьим и четьертым выходами блока определения,квадранта.На фиг, 1 показано расположение векторов суммарного и разностного сигналов при расположении, источника сигнала в различных квадрантах; на фиг. 2 - векторные и временныедиаграммы суммарного и разностного сигналов при различных углах пеленга; на фиг. 3 - процесс формирования сигналов первого, второго, третьего и четвертого квадрантов; на фиг, структурная электрическая схема устройства однозначного определения пеленга для двухканального радиопеленгатора; на фиг. 5 - вариант выполнения блока формирования пеленга; на фиг. 6 - вариант выполнения блока управления; на фиг. 7 - временные диаграммы сигналов блока управления. Устройство однозначного определения пеленга (Фиг,4)содержит первую магнитную антенну 1, вторую магнитную антенну 2, всенаправленную элек 1108375 Оясдвинутых на 1и И аналогов2У как показано на фиг. 3.Таким образом, информация о квадранте положения пеленга получается в течение времени, равного одному периоду колебания сигнала всенаправленной электрической антенны 3, Одновременно измеряется разность фаз между суммарным и разност- О ным сигналами, которая служит для определения искомого пеленга, определяемого какУ-8: 4.52при положении пеленга в первом или+ 180 при положении пеленга втретьем или четвертом квадранте,Устройство однозначного определения пеленга для двухканального пеленгатора(фиг. 4)работает следующимобразом,Электромагнитные волны, возбужденные источником, принимаются двумявзаимно перпендикулярными первойи второй магнитными антеннами 1,2 ивсенаправленной электрической антенной 3. Принятые сигналы поступают ЗОсоответственно на первый, второйи третий усилители 4,5 и б, где извходных сигналов выделяются гармонические колебания на частоте пеленгов ания 1.О . Выходной сигнал первого усилителя 4 поступает на первый вход блока 14 определения квадранта. Выходные сиГналы втОРОГО усилителя 5 и третье 40 го усилителя 6 с помощью первого фазовращателя 8 сдвигаются один относительно другого таким образом, чтобы сигнал, принятый первой магнитной антенной 1, ориентированной в направлении запад-восток, отставал по фазе от сигнала, принятого второй магнитной антенной 2, Ориентированной в направлении север - юг. Затем происводится суммирование и вычитание50 сигналов, Суммарные и Разностные сигналы с выходов сумматора 7 и вычитателя 9 поступают на первый и второй усилители-ограничители 10 и 11 соответственно, где преобразуются в прямоугольные импульсы, фронты55 которых соответствуют моментам перехода входных сигналов через нулевой уровень. Прямоугольные импульсы подаются на фазометр 12 и блок 14 Определения квадранта.Фазометр 12 измеряет разность фаз между суммарным и разностным сигналами и выдает в блок 15 величину, равную половине измеренной разностиМ- Рдфаз: в в . Работа фазометра 122осуществляется при наличии разрешающего сигнала с первого выхода блока13 управления,Блок 14 определения квадрантаформирует в течение периода колебания импульсы квадрантов, синхронныхи равных по длительности первой,второй, третьей и четвертой четвертямпериода. Затем на основе анализапорядка следования нулевых переходовсуммарного и разностного сигналовв пределах сформированных импульсовквадрантов устанавливают квадрантположения пеленга.Работа блока 14 определения квадранта осуществляется следующим Образом.Сигнал, поступающий на первыйвход блока 4, с помощью третьегои четвертого усилителей-ограничителей 16 и 17 и второго фазовращателя35 преобразуется в прямоугольныеимпульсы типа меандр, которые совместно с сигналами на выходах первого инвертора 18 и второго инвертора19 дают возможность сформировать навыходах первого, второго, четвертогои пятого элементов И 20,21,22,23(фиг. 31 прямоугольные импульсы,длительностью в 1/4 периода, соответствующие первому, второму, третьему и четвертому квддрантам возможного положения пеленгафиг, 2), Разрешающий сигнал с первого выходаблока 13 управления поступает на управляющий вход блока 14 и затем наэлемент И 28 и определяет начало егоработы. Выходной сигнал третьего усилителя-ограничителя 16 проходитчерез третий элемент И 22, Опрокидывает первый триггер 25, который всвою очередь вызывает срабатываниевторого триггера 26, Второй триггер26 своим выходным сигналом запрещает дальнейшее прохождение сигналачерез третий элемент И 22. Циклокончен, В результате за времяцикла на выходе триггера 25 будетсформирован один импульс, длительностью в период колебания сигнала,поступающего на первый вход блока 4.(31 антеннботы. 11 1108Импульс с выхода первого триггера 25поступает на входы первого элемента И 20, второго элемента И21, четвертого элемента И 23 и пятого элемента И 24 и на управляющиевходы первого, второго, третьего и5четвертого фазовых детекторов 27,28,29,30 и первого, второго третьегои четвертого блоков памяти 31,32,331и 34, разрешая работу этих блоков.10На выходе первого элемента И 20,второго элемента И 21, четвертогоэлемента И 23 и пятого элемента И24 формируются импульсы первого,второго, третьего и. четвертого квадрантов,Определение квадранта положенияпеленга осуществляется первым, вторым, третьим и четвертым фазовымидетекторами 27,28,29 и 30, па первыевходы которых поступает импульс соответствующего квадранта, а на вторые и третьи входы подаются суммарные и разностные сигналы с выходапервого усилителя-ограничителя 10и второго усилителя-ограничителя 11,Если первый, второй, третий иличетвертый фазовые детекторы 27,28,29 и 30 фиксируют начало фронта нарастания суммарного и разностногосигналов в пределах следования соответствующего импульса квадранта( фиг. 1, 2), то квадрант положенияпеленга определяется квадрантом положения суммарного сигнала. В случаеприсутствия суммарного и разностногосигналов одновременно в пределахдлительности одного из импульсовпервого, второго, третьего или четвертого квадрантов положение пеленгаопределяют из анализа чередованияпередних фронтов суммарного и разностного сигналов в пределах длительности этого импульса квадранта, Логика определения квадранта положенияпеленга показана в таблице. Выходные сигналы первого, второго, третьего и четвертого фазовых детекторов27,28,29 и 30 поступают соответственно на первый, второй, третий ичетвертый блоки .3132,33 и 34 памяти,где они запоминаются,Блок 15 формирования пеленга(фиг,5)работает следующим образом.С выхода фазометра 2 на входы первого счетчика 37 и второго счетчика 3855поступает сигнал )ф , пропорциональный измеренной разности фазОф ---- (2 )4-2 37512В первом счетчике 37 предварительноозаписывается число О. Во втором счетчике 38 предварительно записывается число 180 , При подаче входного сигнала с выхода фазометра 12 в первом счетчике 37 записывается число, равное а во втором счетчике 38 записывается число, равноеЧЕ - 2 + 180 (4)2 Сигналы, поступающие с первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, поступают на вход коммутатора 36 и управляют его работой таким образом, что выходной сигнал определяется выражением(3)при положении пеленгуемого объекта в первом или втором квадрате и выражением (4) при положении цепи в третьем или четвертом квадрантах.1 Блок управления 3 работает следующим образом, При появляении сигнала на выходе всенаправленной электрической антенны 3 или первой или второй магнитных антенн 1,2 срабатывает первое, второе и третье пороговое устройство 39, 40 и 41. Выходной сигнал первого, второго или третьего пороговых устройств 39,40 и 41 через шестой элемент И 43 и элемент ИЛИ 42 поступают на первый вход третьего триггера 44 и изменяют его состояние. При изменении состояния третьего триггера 44 начинает работать генератор 45 и делитель 46.Делитель 46 собран на триггерах, при срабатывании последнего из которых цикл работы заканчивается. Выходные сигналы промежуточных триггеров делителя 46 определяют начало работы блоков 14,15 и фазометра 12. Временные диаграммы сигналов блока 13 управления показаны на фиг. 7 ( а-е ). Сравнительный анализ показал, что введение блока 14 определения квадранта и блока 15 формирования пеленга позволит оперативно определять квадрант положения пеленгуемого объекта. При этом не требуется анализа амплитуд сигналов магнитных и переключения режимов ра