Методы пеленгации.

ПЕЛЕНГАЦИЯ РЭС В ИНТЕРЕСАХ РАЗВЕДКИ

 

Знание угловых координат радиоэлектронных средств позволяет определить их местоположение и в случае необходимости наводить на них антенны передатчиков помех.

Пеленгационные устройства станций радиотехнической разведки должны удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать измерение пеленга за возможно короткое время;

иметь достаточно высокую точность и разрешаю­щую способность по угловым координатам в широком диапазоне частот.

В радиотехнической разведке используются беспоисковые и поисковые способы пеленгации источников излучения [2].

Беспоисковые способы пеленгации позволяют определять направление на источник излучения мгновенно при любом расположении источника относительно антенны пеленгатора (в пределах дальности радиотехнической разведки). Поисковые способы пеленгации позволяют определять направление на источник путем последовательного просмотра разведываемого пространства. Определение пеленга источника излучения в этом случае требует некоторого времени. Оба эти способа определения направления могут использовать все виды радиопеленгации: амплитудный, фазовый и частотный. Наибольшее распределение нашли амплитудные и фа­зовые радиопеленгаторы.

 

Амплитудный метод

 

Пеленгаторы служат для определения пространственных координат объектов разведки. Все пеленгаторы (радиотехнические измерители угловых координат объектов, излучающих или отражающих радиоволны) и радиосистемы углового сопровождения отождествляют направление прихода сигнала с направлением нормали к фронту волны, созданной источником излучения. Различие методов пеленгования и типов пеленгаторов сводится к техническим особенностям определения ориентации этой нормали. К пеленгаторам предъявляются высокие требования по быстродействию (возможность измерения пеленга по максимально короткой реали­зации сигнала, в пределе — по одному импульсу), по точности пеленгации, по разрешающей способности.

Исторически самым первым был амплитудный способ радиопеленга­ции. Амплитудный способ, как следует из самого названия, основан на анализе амплитудного распределения поля, создаваемого пеленгуемым сигналом, на раскрыве приемной антенны: уровень сигнала максимален в том случае, когда раскрыв антенны параллелен фронту падающей волны. Известны три разновидности амплитудного способа: пеленгование по максимуму, по минимуму и пеленгование на основе сравнения.

 

 

Рис.1.11.1. Пеленгование по максимуму

Способ максимума в принципе может применяться средствами РРТР, ра­ботающими с остронаправленными антеннами. Диаграмма направленности (ДНА) F(φ, Θ) такой антенны показана на рис. 1.11.1, где φ _а — угол ориентации максимума ДНА; φ_и — угол между заданным направлением и направлением на источник излучения (истинный пеленг источника); φ — угол между направлением максимума ДНА и направлением на источник излучения (измеренный пеленг).

При пеленговании пространственное положение ДНА изменяется и направление максимума совмещается с направлением на источник излучения. По угловому положению ДНА отсчитывается пеленг. При использовании метода максимума ДНА обеспечивается большая дальность пеленгации, поскольку средство РРТИ работает с большим уровнем сигнала. Но точность пеленгации невысока, поскольку она определяется крутизной ДНА в окрестности максимума и составляет, как считается, несколько процентов от ширины ДНА по уровню половинной мощности.

Способ минимума применяется, когда можно сформировать ДНА с ярко выраженным минимумом приема (рис. 1.11.2). Для пеленгования ДНА поворачивается до положения, при котором уровень сигнала на выходе приемника имеет минимальное значение.

 

Рис.1.11.2. Пеленгование по минимуму

Пеленгация по способу минимума обеспечивает более высокую точность измерения, поскольку в окрестности минимума ДНА имеет большую крутизну.

Но дальность действия пеленгаторов по минимуму меньше, чем пеленгаторов по способу максимума: уровень принимаемого ими сигнала ниже.

Как уже говорилось, угловые координаты определяются при ориентации ДНА пеленгатора на объект разведки. Чаще всего (но не всегда) угловое положение ДНА изменяется за счет механического поворота антенной системы.

Сущность амплитудного метода пе­ленгования по способу сравнения иллюстрируется рис. 1.11.3.

ДНА такого пеленгатора имеет два одинаковых главных лепестка, соответственно F1(φ) и F2(φ), максимумы которых развернуты в пространстве на углы φ ₀ относительно некоторого среднего направления. При φ = 0 F1(0) = F2(0) и в этом смысле направление φ = 0 называется равносигнальным (РСН). Амплитуды сигналов, принимаемых лепестками ДН такой антенны с некоторого направления φ составит соответственно значениям ДНА Е1и Е2.

 

Рис.1.11.3. Пеленгование на основе сравнения

Дискриминационная характеристика амплитудного пеленгатора приведена на рис. 1.11.4.

 

Рис.1.11.4. Дискриминационная характеристика амплитудного пеленгатора

 

Фазовый метод

 

Фазовый способ пеленгования основан на использовании зависимости разности фаз сигналов, принимаемых двумя одинаковыми антеннами (А₁ и А₂ на рис. 1.11.5), которые разнесены в пространстве на некоторое расстояние (базу протяженностью d). Если объект разведки удален от середины базы пеленгатора на очень большое расстояние R>>d, фронт излученной им волны около антенной системы пеленгатора можно считать плоским. Различие длин трасс распространения сигнала от источника излучения до двух антенн пеленгатора А₁ и А₂ Δ = dsinφ (рис. 1.11.5) приведет к тому, что принятые этими антеннами сигналы s₁ (t) и s₂ (t)будут различаться по фазам. Разность фаз сигналов на несущей частоте ω₀ при истинном пеленге φ определяется очевидным соотношением

 

Δψ=ω₀Δτ=ω₀ = sinφ = 2π sinφ , (1.11.1)

 

где Δτ = - временная задержка прихода сигналов на разнесенные антенны; с – скорость света; λ – длина волны излучения объекта разведки.

 

 

Рис.1.11.5. Фазовый пеленгатор

 

Из формулы (1.11.1) следует, что пеленг на источник определяется:

 

φ=arcsin (1.11.2)

 

Как следует из последнего соотношения, для определения пеленга на РЭС необходимо измерить частоту ω₀ и разность фаз Δψ принимаемых сигналов в разнесенных точках приема. Но частоту можно и не измерять, если сделать пеленгатор следящим, способным поворачивать базу, ориентируя ее параллельно фронту падающей волны.

Функция arcsin(-) в правой части соотношения неоднозначная. Поэтому разным значениям измеренной разности фаз Δψ могут соответ­ствовать разные пеленги на источник излучения. Для исключения не­однозначности отсчета пеленга используют антенную систему с несколькими различными по величине базами.