CC BY
92
УДК 621.391.67
Дуров1 Р.А., Антиликаторов? А.Б., Новикова2 И.А.
1АО ВЦКБ «ПОЛЮС», Воронеж, Россия
2ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», Воронеж, Россия
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПЕЛЕНГАТОРНОЙ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ
Проведен анализ причин ухудшения точности и чувствительности пеленгаторных систем. Причем, эти два параметра взаимосвязаны, чем выше чувствительность пеленгатора, тем выше точность пеленга. Для повышения точности пеленгования предлагается использовать в комплексе многоканальную антенно-фидерную систему, обладающая высокими параметрами по чувствительности, линейности и динамическому диапазону. Кроме того, применение такой системы обеспечивает направленный радиоприем от источника радиоизлучения. Произведен расчет коэффициент направленного действия и коэффициент усиления и определена диаграмма направленности антенной системы. Достоинствами предлагаемой пеленгаторной системы являются высокая точность приема радиосигналов, определение азимута с погрешностью до 2° на расстоянии до 200 км. Высокие показатели чувствительности устройства за счет наличия семи антенных элементов нижних частот и семи антенных элементов верхних частот, мобильность и удобство в развертывании, высокая скорость пеленгования. Обеспечивает отношение приёма вертикальной к горизонтальной составляющей поля не менее 40 дБ
Ключевые слова:
антенно-фидерная система, сигнал, точность пеленгования, чувствительность пеленгатора
Введение. Бурному развитию в области радиотехники послужил прогресс радиопеленгации. Пеленгаторы создаются на всем диапазоне частот, изыскиваются новые технические решения, для обеспечения точности и чувствительности аппаратуры.
Пеленгаторные устройства имеют ряд требований, таких как дальность действия, помехоустойчивость, надежность, экономичность, но самыми важными и проблемными требованиями являются высокая точность приема сигнала и чувствительность.
Точность и чувствительность пеленгования в большей степени предопределяют технические возможности пеленгаторной аппаратуры. Эти два параметра взаимосвязаны, чем выше чувствительность пеленгатора, тем выше точность пеленга. В связи с этим, тема повышения высокой точности и чувствительности пеленгаторных устройств, всегда актуальна.
Основная часть. Повысить чувствительность пеленгатора можно увеличением усиления приемника, однако при этом возрастает выходное напряжение от шумов. Это в свою очередь негативно влияет на слышимость сигнала. Чувствительность зависит от отношения полезного сигнала ис и шумов иш. Поэтому чтобы добиться чувствительности близкой к идеальной, необходимо понижать уровень внешних и внутренних шумов и размещать радиопеленгатор вдали от источников помех.
Точность пеленгования можно увеличить путем устранения систематических ошибок. К систематическим ошибкам можно отнести плохую настройку
пеленгатора, неточную регулировку отдельных элементов устройства. Так же точность приема пеленга зависит от окружающей местности работы пеленгатора (рельеф местности, неоднородность почвы). Большое влияние на точность оказывают и переизлучатели. К ним относят деревья, металлические предметы, дома. Зачастую устранить все систематические ошибки не возможно и для высокой точности пеленга используют дополнительные антенные элементы [1].
Для повышения точности пеленгования предлагается использовать в комплексе многоканальную антенно-фидерную систему (АФС), обладающая высокими параметрами по чувствительности, линейности и динамическому диапазону. Кроме того, применение такой системы обеспечивает направленный радиоприем от источника радиоизлучения [6].
Использование АФС одновременно позволяет осуществить создание центра радиоприемных сигналов. Таким образом, имея практически один и тот же набор радиотехнической аппаратуры, можно создать как радиоприемный центр сигналов, так и пелен-гаторное устройство [2].
На рисунке 1 представлена структурная схема пеленгаторной антенной системы, основой которой является антенно-фидерная система.
АФС применяется для создания антенных полей пеленгаторных пунктов и радиоприемных центров. Данная АФС обеспечивает прием и усиление сигнала в диапазоне от 30 до 3000 МГц, для расчета углов приема радиопеленга в вертикальной плоскости.
Рисунок 1 - Структурная схема антенной системы
В состав антенной системы входят: 7 антенных элементов нижней частоты, образующих кольцевую антенную решетку; 7 антенных элементов верхней частоты, образующих кольцевую антенную решетку; фидерная система, состоящая из 15 высокочастотных фидеров и одного кабеля питания и управления; ячейки управления и ячейки коммутации, обеспечивающие подачу напряжения питания и сигналов управления на антенной системы; блок коммутации, обеспечивающий подключение антенных элементов обеих антенных элементов к выходам пе-ленгаторной антенны; источник питания.
Технические характеристики антенно-фидерной системы: рабочая частота между верхней и нижней границей устанавливается равной 1000 МГц; волновое сопротивление фидерного тракта - 50 Ом; поляризация антенных элементов - линейная и вертикальная; чувствительность, в зависимости от диапазона составляет от 15 до 35 мкВ/м; динамический диапазон антенных усилителей не менее 75 дБ от уровня чувствительности.
Внешний вид предлагаемой пеленгаторной антенной системы представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Пеленгаторная антенная система
Основными направленность
Б=
(1)
Так как мощность на входе приёмника пропорциональна квадрату напряжения на входе, то коэффициент направленного по напряжению выглядит следующим образом:
Б= и2/ и
(2)
где и - напряжение на входе приёмника при приёме с данного направления, и2ср - среднее значение квадрата напряжения на входе приёмника.
Коэффициент усиления показывает, во сколько раз активная мощность на входе приёмника при данной антенне будет больше активной мощности на его входе:
Л
Р
л 2
где Рпр - мощность, поступающая на вход приёмника при приёме на антенну, Р ^ - мощность, поступа-
2
ющая на вход приёмника при приёме на вибратор [3,5].
Рассматриваемая пеленгаторная антенна работает следующим образом. В режиме РАБОТА высокочастотный сигнал поступает на каждый из семи антенных элементов, и через согласующе-симметри-рующие устройство подается на двухтактный усилительный канал. После усиления высокочастотный сигнал по фидерам внешнего подключения поступает на выходы устройства и далее подается в приемный тракт аппаратуры для последующей обработки. Все семь ячеек управления построены по одинаковой схеме и имеют идентичные параметры АЧХ и ФЧХ.
В режиме калибровки по отдельному соединению кабельному от аппаратуры на соединитель устройства поступает тестовый высокочастотный сигнал, который усиливается и коммутируется на излучение центральным АЭ. Принятый семью радиальными АЭ тестовый сигнал возвращается в аппаратуру, где происходит его анализ и формирование необходимых калибровочных поправок.
На рисунке 3 приведена диаграмма направленности пеленгаторного устройства в вертикальной плоскости [4].
параметрами, характеризующими и эффективность антенной системы, являются коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент усиления. КНД показывает, во сколько раз активная мощность на входе приёмника при данной антенне будет больше активной мощности на его входе. КНД приемной антенны в заданном направлении называется отношение мощности Рпр, поступающей на вход приёмника при приёме с этого направления, к среднему значению мощности приёма Рср. Таким образом,
Рисунок 3 - Вертикальная диаграмма направленности
Заключение. Достоинствами предлагаемой пелен-гаторной системы являются высокая точность приема радиосигналов, определение азимута с погрешностью до 2° на расстоянии до 200 км. Высокие показатели чувствительности устройства за счет наличия семи антенных элементов нижних частот и семи антенных элементов верхних частот, мобильность и удобство в развертывании, высокая скорость пеленгования. Обеспечивает отношение приёма вертикальной к горизонтальной составляющей поля не менее 40 дБ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разиньков С.Н., Лукин М.Ю. Среднеквадратичная ошибка оценки угловых координат сверширокопо-лосных излучателей в системах пространственно распределенных измерителей времени прихода сигнала /М: Радиотехника , Антенны, 2017 №2, с.22-31
2. Гавеля Н.П., Истрашкин А.Д., Муравьёв Ю.К., Серков В.П. Антенны. Ч.1 / Под ред. Ю.К. Муравьёва. - Л.: ВКАС, 1983.
3. Воробьев И. М. Оборудование и эксплуатация радиостанций, 2008, 93с.
4. Жуков В. М. Метод управления диаграммой направленности передающей кольцевой фазированной антенной решетки ВЧ диапазона /Р. Н Перелыгин, А.Н. Сысоев, А. Х. , Абед, В.М. Жуков // «XXVIII Международная научная конференция МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ТЕХНИКЕ И ТЕХНОЛОГИЯХ - ММТТ-28» 24 - 25 ноября 2015г. - Рязань.: РГТУ, 2015. - С.
5. Зырянов Ю.Т. Формирование моделей одномерных дискретных законов распределения для последовательности независимых испытаний надежности электронных средств / Д.Ю. Муромцев, Ю.Т. Зырянов, И.Г. Рязанов // Надежность и качество сложных систем. - № 3 (11). - Пенза, 2015. - С. 80 - 86.
6. Литвиненко Р.С., Анализ использования показательного распределения в теории надежности технических систем / Р.С. Литвиненко, Р.Г. Идиятуллин, А.Э. Аухадеев // Надежность и качество сложных систем. - № 2. - Пенза, 2016. - С. 17 - 22.
ср
