Міністерство загальної та професійної освіти
Російської Федерації
Самарський державний аерокосмічний університет
імені академіка С. П. Корольова
Кафедра мікроелектроніки
Курсова робота з дисципліни:
Принципи інженерної творчості.
Пеленгатор постановників активних перешкод.
Студент гр. 535 Богданов Д. С.
Керівник Шопін Г. П.
м. Самара
2006
Реферат.
Курсовий проект.
Пояснювальна записка містить 23 с., 5 рис., 3 джерела.
АМПЛІТУДНО пеленгатор, ПОСТАНОВНИК АКТИВНИХ ЗАВАД, ДЕТЕКТОР-інтегратори, Епюри ВИХІДНОГО СИГНАЛУ, ДІАГРАМА СПРЯМОВАНОСТІ, РІВЕНЬ фіктивних тривог, опис винаходу, формула ВИНАХОДИ, ДЕРЕВО ЦІЛЕЙ І ЗАСОБІВ.
У роботі розглянуто процес внесення удосконалень в конструкцію пеленгатора постановників активних перешкод. Проведено аналіз конструкції прототипу, пошук і теоретичне вирішення суперечності, підбір конкретного технічного рішення для усунення протиріччя. У результаті роботи отримано новий пристрій, що володіє більш високою чутливістю в порівнянні з прототипом при незмінному рівні помилкових тривог.
Курсова робота розрахована на студентів, які навчаються за спеціальністю 210201.
Зміст
Введення ................................................. .................................................. ..... стор.4
1. Опис роботи прототипу ............................................... .................... стор.7
2. Формула винаходу прототипу ............................................... ............ стор.10
3. Дерево цілей і засобів .............................................. ............................. стор.11
4. Суперечності. Рішення протиріч ................................................ . стор.12
5. Опис роботи нового пристрою .............................................. ....... стор.13
6. Формула винаходу нового пристрою ............................................. стор .16
Висновок ................................................. .................................................. стор.17
Список використаних джерел ............................................... .......... стор.19
Додаток ................................................. ................................................. стр .20
Введення.
В даний час існує безліч пристроїв радіолокації, радіонавігації та пеленгації. Ними оснащуються сучасні морські судна, літальні апарати, космічні апарати і т. д., причому як цивільні, так і військові. Перешкодою для роботи такого пристрою може стати радіолокаційна перешкода. Радіолокаційні перешкоди (точніший термін - протирадіолокацій перешкоди) - це навмисні перешкоди, що ускладнюють або порушують у військових цілях нормальну роботу радіолокаційних (РЛ) коштів: радіолокаційних станцій (РЛС), головок самонаведення керованих ракет або авіабомб, радіовзривателей і т.д.
Розрізняють активні і пасивні радіоперешкоди. Активні перешкоди створюються спеціальними приймально-передавальними або радіопристроїв - станціями або передавачами радіоперешкод, пасивні перешкоди - різними штучними відбивачами радіохвиль. (До пасивних перешкод відносять також відображення радіохвиль від місцевих предметів та природних утворень, які заважають роботі РЛС; ці перешкоди не мають безпосереднього відношення до навмисного радіопротидії). За характером впливу активні радіоперешкоди ділять на маскуючі і імітують (дезорієнтують). Маскуючі перешкоди створюються хаотичними, шумовими сигналами, серед яких важко виділити сигнали, отримані від об'єктів; імітують - сигналами, схожими на сигнали від об'єктів, але містять неправдиву інформацію. Активні маскуючі перешкоди часто мають вигляд радіочастотних коливань, модульованих шумами, або шумових коливань, подібних власних шумах РЛ приймача. Залежно від ширини частотного спектру їх підрозділяють на прицільні, що мають ширину спектра, порівнянну з смугою пропускання РЛ приймача, і загороджувальні, «перекривають» певну ділянку радіочастотного діапазону. Активні перешкоди можуть також мати вигляд зондирующих РЛ сигналів, модульованих по амплітуді, частоті, фазі, часу затримки або поляризації (їх формують з зондирующих сигналів, що приймаються на станції перешкод). Такі перешкоди називаються відповідними, вони можуть бути як імітують, так і маскують.
Станції радіоперешкод розміщують на об'єктах, що захищаються або поза ними. Сучасні літакові станції перешкод володіють потужністю ~ 10-103 Вт в безперервному режимі і на порядок вище - в імпульсному; максимальне посилення антени звичайно 10-20 дБ. Потужності наземних і корабельних станцій перешкод, як правило, вище. Для створення пасивних перешкод використовують дипольні, стрічкові, уголковие та діелектричні лінзові відбивачі, антенні решітки, надувні металізовані балони та ін На індикаторах РЛС (на окремих ділянках екрану електроннопроменевої трубки або по всьому екрану) перешкоди створюють шумовий фон або помилкові відмітки об'єктів, що в значною мірою ускладнює виявлення об'єктів, целераспределеніе і супровід їх. Впливаючи на пристрої автоматичного виявлення і супроводу об'єктів, перешкоди можуть викликати перевантаження пристроїв автоматичної обробки даних, зрив автоматичного супроводу об'єктів, вносити великі помилки у визначення місця розташування та параметрів руху об'єктів.
У цих умовах природно виникає боротьба радіолокаційних систем між собою, звана радіопротидії. Невід'ємною областю радіопротидії є пеленгація постановників активних перешкод.
Пеленгація - це визначення напрямку на який-небудь об'єкт через кутові координати. Можливість пеленгації об'єкта обумовлюється його контрастністю на навколишньому фоні (відмінністю фізичних властивостей об'єкта і фону). Розрізняють пасивну пеленгацію, коли використовується природну контрастність пеленгованого об'єкта, і активну, коли об'єкт опромінюється електромагнітними або звуковими хвилями від штучного випромінювача і спостерігається відбите ним випромінювання або ретранслювати сигнали (наприклад, пеленгація з використанням лазерних джерел випромінювання).
У залежності від способу обробки прийнятих сигналів розрізняють методи пеленгації. При пеленгації амплітудним методом проводиться зміна просторового положення діаграми спрямованості антени передавача або приймача. Визначення напрямку на пеленгованого об'єкт може здійснюватися по максимуму або мінімуму амплітуди прийнятого сигналу, а також способом порівняння. При пеленгації фазовим методом прийом ведеться на рознесені в просторі антени, стабілізовані в основних площинах; вимірюваною величиною є різниця фаз прийнятих антенами сигналів, яка залежить від кутових координат об'єкту.
Одним з негативних явищ при пеленгації є помилкова тривога, ймовірність якої оцінюється за допомогою спеціального параметра - рівня помилкових тривог. Як правило, зниження рівня помилкових тривог (ймовірності помилкової тривоги) веде за собою зниження чутливості пеленгатора. Вирішення цього протиріччя є основним завданням даної роботи.
1. Опис роботи прототипу.
Амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод (рис.1) містить антену 1, приймач 2, до якого підключені детектор-інтегратор 3, блок 4 пам'яті і блок 5 усереднення посилення, виходи блоків 4 і 5 підключені до пристрою 6 порівняння, підключеного в свою чергу до лічильно-вирішального блоку 7.
Для пояснення принципу роботи використовуються епюри вихідних сигналів зазначених блоків (за винятком блоку 7) при скануванні по кутовій координаті в деякій околиці одного постановника активних перешкод (ПАП) (рис.2).
На виході антени 1 є певний сигнал, що представляє собою стаціонарний релеевскій випадковий процес з різким збільшенням амплітуди коливань і упорядкуванням частоти в момент пеленга (рис. 2, а). Сигнал потрапляє на приймач 2, де відбувається посилення і видалення кутовий модуляції (рис.2, б).
Далі сигнал проходить через детектор-інтегратор 3, що будує огибающую амплітуди (рис. 2, в). З виходу детектора-інтегратора 3 сигнал надходить у блок 4 пам'яті, де запам'ятовується через проміжки часу t, значно менші часу повороту антени на всю ширину діаграми спрямованості (рис.2, г), і в блок 5 усереднення посилення, де за певний проміжок часу T, що включає в себе t, і значно більший формується середнє значення напруги. Наявність блоку 5 усереднення посилення дозволяє знизити ймовірність помилкових тривог, обумовлених випадковими викидами діаграми спрямованості. Сигнали з блоку 4 пам'яті і блоку 5 усереднення посилення порівнюються між собою (рис.2, д) у пристрої 6 порівняння, і при перевищенні сигналом з блоку 4 пам'яті значення сигналу з блоку 5 усереднення посилення на виході пристрою 6 порівняння формується сигнал, що свідчить про наявності пеленга (рис.2, е) у вигляді прямокутного імпульсу, середина якого відповідає точному моменту пеленга.
Рисунок 1 - Структурна схема прототипу.
U
а)
t
U
б)
tt
U
в)
t
U
г)
t
U
д)
t
U
е)
t
Малюнок 2 - Епюри вихідних сигналів: а) з антени; б) з приймача;
в) з детектора-інтегратора, р) з блоку пам'яті; д) з блоків пам'яті і усереднення підсилення; е) з пристрою порівняння.
2. Формула винаходу прототипу.
Амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить послідовно з'єднані антену, приймач і детектор-інтегратор, а також блок порівняння, до виходу якого підключений лічильно-вирішальний блок, що відрізняється тим, що з метою забезпечення однозначності пеленга при мінімальному заданому рівні помилкових тривог, в нього додатково введені блок пам'яті і блок усереднення посилення, включені паралельно до виходу детектора-інтегратора, виходи яких під'єднані до входів блоку порівняння.
3. Дерево цілей і засобів.
Дерево цілей і засобів дозволяє представити пристрої пеленгації і супроводу мети, як комплекс різних приладів, що поділяються на активні і пасивні - за наявності джерела випромінювання, на які мають рухомий або нерухомої антеною - за конструкцією і на амплітудні, частотні та фазові - за принципом дії, а також використовується для аналізу і вирішення протиріч.
Рисунок 3 - Дерево цілей і засобів.
4. Суперечності. Рішення протиріч.
Основним недоліком прототипу є неминуче зниження чутливості при зниженні задається рівня помилкових тривог. Це пояснюється тим, що пеленгація здійснюється лише за однією ознакою - амплітуді вхідного сигналу.
Метою нового пристрою є підвищення чутливості при збереженні колишнього рівня помилкових тривог.
Поставлена мета досягається тим, що в пеленгатор ПАП, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, додатково введено блок перевірки частоти, до складу якого входять послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор, входи якого підключені до виходів підсилювача і джерела опорного коливання, а вихід підключений через другий детектор до другого пристрою порівняння, вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого блоку порівняння підключений до входу лічильно-вирішального блоку.
У тому випадку, якщо частоти вхідного сигналу і опорного коливання співпадуть, сигнали на входах другого пристрою порівняння стануть практично рівними, і на лічильно-вирішальний блок буде подано сигнал про успішну пеленгації (логічна одиниця). Якщо частоти вхідного сигналу і опорного коливання не співпадуть, то сигнали на входах другого пристрою порівняння будуть сильно відрізнятися і на лічильно-вирішальний блок буде подано сигнал про те, що запеленгованих джерело сигналу не є ПАП (логічний нуль).
Таким чином, протиріччя усунуто - можливе прийняття однозначного рішення про пеленг при високій чутливості пеленгатора.
5. Опис роботи нового пристрою.
На виході антени 1 є певний сигнал, що представляє собою стаціонарний релеевскій випадковий процес з різким збільшенням амплітуди коливань і упорядкуванням частоти в момент пеленга (рис.5, а). Сигнал потрапляє на приймач 2, де відбувається посилення і видалення кутовий модуляції (рис.5, б).
Далі сигнал проходить через детектор-інтегратор 3, що будує огибающую амплітуди (рис.5, в). З виходу детектора-інтегратора 3 сигнал надходить у блок 4 пам'яті, де запам'ятовується через проміжки часу t, значно менші часу повороту антени на всю ширину діаграми спрямованості (рис.5, г), і в блок 5 усереднення посилення, де за певний проміжок часу T, що включає в себе t, і значно більший формується середнє значення напруги. Наявність блоку 5 усереднення посилення дозволяє знизити ймовірність помилкових тривог, обумовлених випадковими викидами діаграми спрямованості. Сигнали з блоку 4 пам'яті і блоку 5 усереднення посилення порівнюються між собою (рис.5, д) в першому влаштуванні порівняння 6, і при перевищенні сигналом з блоку 4 пам'яті значення сигналу з блоку 5 усереднення посилення на виході першого пристрою порівняння 6 формується сигнал, свідчить про наявність пеленга (рис.5, е) у вигляді прямокутного імпульсу, середина якого відповідає точному моменту пеленга.
Сигнал з антени 1 також надходить на підсилювач 15, не втрачаючи кутовий модуляції проходячи через нього (рис.5, ж). Блок 14 синхронізації фази, отримуючи сигнал з виходу першого пристрою порівняння 6, запускає джерело опорного коливання 13 синфазно з вхідним сигналом (рис.5, з). Сигнал від джерела опорного коливання 13, пройшовши через перший детектор 12, складається в першому суматорі 11 із сигналом детектора-інтегратора 3 та надходить на вхід другого пристрою порівняння 8 (рис.5, до, крива I). У суматорі 10 складаються сигнали підсилювача 15 і джерела опорного коливання 13, а потім детектируются другий детектором 9 і надходять на вхід другого пристрою порівняння 8. Сигнал з виходу першого суматора 11 по потужності завжди дорівнює сумі потужностей сигналів на його входах, тому що на його входи надходять уже продетектированного сигнали. Сигнал з виходу другого суматора 10 дорівнює за потужністю сумі сигналів на його входах тільки в тому випадку, якщо сигнали на його входах мають однаковою частотою і синфазним (тобто спостерігається явище резонансу) (рис.5, і). Для забезпечення синфазности сигналів однакової частоти на входах другого суматора 10 служить блок синхронізації фази 14. Рівна (або близьке в межах допустимої похибки) значення сигналів на входах другого пристрою
порівняння 8 (рис.5, к) означає успішну пеленгацію ПАП. Сильно розрізнювальне значення сигналів на входах другого пристрою порівняння 8 означає, що запеленгованих джерело сигналу не є ПАП.
Рисунок 4 - Структурна схема нового пристрою.
UU
а) ж)
tt
U
б) U
з)
t
t
U
в) U
t і)
U
г)
t
t
U
д)
t
U
к)
U
е)
tt
Малюнок 5 - Епюри вихідних сигналів: а) з антени; б) з приймача;
в) з детектора-інтегратора, р) з блоку пам'яті; д) з блоків пам'яті і усереднення підсилення; е) з першого пристрою порівняння; ж) з підсилювача; з) з джерела опорного коливання; і) з другого суматора; к) крива I - з виходу першого суматора, крива II - з виходу другого детектора.
6. Формула винаходу нового пристрою.
Пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить послідовно з'єднані антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, перший пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, а також блок усереднення посилення, вхід якого підключений до виходу детектора-інтегратора, а вихід підключений до другого входу першого пристрою порівняння, яка відрізняється тим, що з метою забезпечення максимальної чутливості при мінімальному заданому рівні помилкових тривог, в нього додатково введені послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор , перший вхід якого підключений до виходу підсилювача, а другий вхід підключений до виходу джерела опорного коливання, другий детектор, вхід якого підключений до виходу другого суматора, а вихід підключений до другого входу другого пристрою порівняння, вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід першого суматора підключений до виходу детектора-інтегратора, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого пристрою порівняння підключений до другого входу лічильно-вирішального блоку.
Висновок
Пристрій відноситься до засобів пеленгації, зокрема, до пеленгатором постановників перешкод.
Найбільш близьким по технічній суті до нового технічного рішення є амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок.
(Патент РФ № 2074403 кл. G01S3/06, 1997).
Протиріччя прототипу полягає у неминучому падінні чутливості при завданні низького рівня помилкових тривог, в силу того, що пеленгація здійснюється лише по одному параметру - амплітуді сигналу при тому, що сигнал, сам по собі, більш інформативний (що відображено в дереві цілей і засобів). У той же час пристрої, що вимірюють і аналізують частоту і фазу сигналу мають набагато складнішу конструкцію.
Метою нового устрою є забезпечення максимальної чутливості при мінімально заданому рівні помилкових тривог.
Поставлена мета досягається тим, що в пеленгатор, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, додатково введені послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор, перший вхід якого підключений до виходу підсилювача, а другий вхід підключений до виходу джерела опорного коливання, другий детектор, вхід якого підключений до виходу другого суматора, а вихід підключений до другого входу другого пристрою порівняння , вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід першого суматора підключений до виходу детектора-інтегратора, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого пристрою порівняння підключений до другого входу лічильно-вирішального блоку. За допомогою нововведених елементів звіряються частота запеленгованих сигналу і частота деякого опорного коливання, на якій проводиться пошук постановників активних перешкод (ПАП). У разі їх збігу - запеленговані ПАП, в разі їх розбіжності - попереджено помилкова тривога.
Таким чином, чутливість пеленгатора ПАП може бути підвищена при незмінному рівні помилкових тривог і без застосування частотно-вимірювальних пристроїв. Також дане технічне рішення можна використовувати для зниження рівня помилкових тривог без зниження чутливості.
Список використаних джерел.
1) Гоноровський І. С. Радіотехнічні кола і сигнали.
М.: Радянське радіо,
2) Нікольський Б. О. Методи та засоби радіоелектронного захисту літальних апаратів. М.: Радіо і зв'язок
3) Котельников В. А. Теорія потенційної завадостійкості.
М.-Л.: Енергоіздат,
Російської Федерації
Самарський державний аерокосмічний університет
імені академіка С. П. Корольова
Кафедра мікроелектроніки
Курсова робота з дисципліни:
Принципи інженерної творчості.
Пеленгатор постановників активних перешкод.
Студент гр. 535 Богданов Д. С.
Керівник Шопін Г. П.
м. Самара
2006
Реферат.
Курсовий проект.
Пояснювальна записка містить 23 с., 5 рис., 3 джерела.
АМПЛІТУДНО пеленгатор, ПОСТАНОВНИК АКТИВНИХ ЗАВАД, ДЕТЕКТОР-інтегратори, Епюри ВИХІДНОГО СИГНАЛУ, ДІАГРАМА СПРЯМОВАНОСТІ, РІВЕНЬ фіктивних тривог, опис винаходу, формула ВИНАХОДИ, ДЕРЕВО ЦІЛЕЙ І ЗАСОБІВ.
У роботі розглянуто процес внесення удосконалень в конструкцію пеленгатора постановників активних перешкод. Проведено аналіз конструкції прототипу, пошук і теоретичне вирішення суперечності, підбір конкретного технічного рішення для усунення протиріччя. У результаті роботи отримано новий пристрій, що володіє більш високою чутливістю в порівнянні з прототипом при незмінному рівні помилкових тривог.
Курсова робота розрахована на студентів, які навчаються за спеціальністю 210201.
Зміст
Введення ................................................. .................................................. ..... стор.4
1. Опис роботи прототипу ............................................... .................... стор.7
2. Формула винаходу прототипу ............................................... ............ стор.10
3. Дерево цілей і засобів .............................................. ............................. стор.11
4. Суперечності. Рішення протиріч ................................................ . стор.12
5. Опис роботи нового пристрою .............................................. ....... стор.13
6. Формула винаходу нового пристрою ............................................. стор .16
Висновок ................................................. .................................................. стор.17
Список використаних джерел ............................................... .......... стор.19
Додаток ................................................. ................................................. стр .20
Введення.
В даний час існує безліч пристроїв радіолокації, радіонавігації та пеленгації. Ними оснащуються сучасні морські судна, літальні апарати, космічні апарати і т. д., причому як цивільні, так і військові. Перешкодою для роботи такого пристрою може стати радіолокаційна перешкода. Радіолокаційні перешкоди (точніший термін - протирадіолокацій перешкоди) - це навмисні перешкоди, що ускладнюють або порушують у військових цілях нормальну роботу радіолокаційних (РЛ) коштів: радіолокаційних станцій (РЛС), головок самонаведення керованих ракет або авіабомб, радіовзривателей і т.д.
Розрізняють активні і пасивні радіоперешкоди. Активні перешкоди створюються спеціальними приймально-передавальними або радіопристроїв - станціями або передавачами радіоперешкод, пасивні перешкоди - різними штучними відбивачами радіохвиль. (До пасивних перешкод відносять також відображення радіохвиль від місцевих предметів та природних утворень, які заважають роботі РЛС; ці перешкоди не мають безпосереднього відношення до навмисного радіопротидії). За характером впливу активні радіоперешкоди ділять на маскуючі і імітують (дезорієнтують). Маскуючі перешкоди створюються хаотичними, шумовими сигналами, серед яких важко виділити сигнали, отримані від об'єктів; імітують - сигналами, схожими на сигнали від об'єктів, але містять неправдиву інформацію. Активні маскуючі перешкоди часто мають вигляд радіочастотних коливань, модульованих шумами, або шумових коливань, подібних власних шумах РЛ приймача. Залежно від ширини частотного спектру їх підрозділяють на прицільні, що мають ширину спектра, порівнянну з смугою пропускання РЛ приймача, і загороджувальні, «перекривають» певну ділянку радіочастотного діапазону. Активні перешкоди можуть також мати вигляд зондирующих РЛ сигналів, модульованих по амплітуді, частоті, фазі, часу затримки або поляризації (їх формують з зондирующих сигналів, що приймаються на станції перешкод). Такі перешкоди називаються відповідними, вони можуть бути як імітують, так і маскують.
Станції радіоперешкод розміщують на об'єктах, що захищаються або поза ними. Сучасні літакові станції перешкод володіють потужністю ~ 10-103 Вт в безперервному режимі і на порядок вище - в імпульсному; максимальне посилення антени звичайно 10-20 дБ. Потужності наземних і корабельних станцій перешкод, як правило, вище. Для створення пасивних перешкод використовують дипольні, стрічкові, уголковие та діелектричні лінзові відбивачі, антенні решітки, надувні металізовані балони та ін На індикаторах РЛС (на окремих ділянках екрану електроннопроменевої трубки або по всьому екрану) перешкоди створюють шумовий фон або помилкові відмітки об'єктів, що в значною мірою ускладнює виявлення об'єктів, целераспределеніе і супровід їх. Впливаючи на пристрої автоматичного виявлення і супроводу об'єктів, перешкоди можуть викликати перевантаження пристроїв автоматичної обробки даних, зрив автоматичного супроводу об'єктів, вносити великі помилки у визначення місця розташування та параметрів руху об'єктів.
У цих умовах природно виникає боротьба радіолокаційних систем між собою, звана радіопротидії. Невід'ємною областю радіопротидії є пеленгація постановників активних перешкод.
Пеленгація - це визначення напрямку на який-небудь об'єкт через кутові координати. Можливість пеленгації об'єкта обумовлюється його контрастністю на навколишньому фоні (відмінністю фізичних властивостей об'єкта і фону). Розрізняють пасивну пеленгацію, коли використовується природну контрастність пеленгованого об'єкта, і активну, коли об'єкт опромінюється електромагнітними або звуковими хвилями від штучного випромінювача і спостерігається відбите ним випромінювання або ретранслювати сигнали (наприклад, пеленгація з використанням лазерних джерел випромінювання).
У залежності від способу обробки прийнятих сигналів розрізняють методи пеленгації. При пеленгації амплітудним методом проводиться зміна просторового положення діаграми спрямованості антени передавача або приймача. Визначення напрямку на пеленгованого об'єкт може здійснюватися по максимуму або мінімуму амплітуди прийнятого сигналу, а також способом порівняння. При пеленгації фазовим методом прийом ведеться на рознесені в просторі антени, стабілізовані в основних площинах; вимірюваною величиною є різниця фаз прийнятих антенами сигналів, яка залежить від кутових координат об'єкту.
Одним з негативних явищ при пеленгації є помилкова тривога, ймовірність якої оцінюється за допомогою спеціального параметра - рівня помилкових тривог. Як правило, зниження рівня помилкових тривог (ймовірності помилкової тривоги) веде за собою зниження чутливості пеленгатора. Вирішення цього протиріччя є основним завданням даної роботи.
1. Опис роботи прототипу.
Амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод (рис.1) містить антену 1, приймач 2, до якого підключені детектор-інтегратор 3, блок 4 пам'яті і блок 5 усереднення посилення, виходи блоків 4 і 5 підключені до пристрою 6 порівняння, підключеного в свою чергу до лічильно-вирішального блоку 7.
Для пояснення принципу роботи використовуються епюри вихідних сигналів зазначених блоків (за винятком блоку 7) при скануванні по кутовій координаті в деякій околиці одного постановника активних перешкод (ПАП) (рис.2).
На виході антени 1 є певний сигнал, що представляє собою стаціонарний релеевскій випадковий процес з різким збільшенням амплітуди коливань і упорядкуванням частоти в момент пеленга (рис. 2, а). Сигнал потрапляє на приймач 2, де відбувається посилення і видалення кутовий модуляції (рис.2, б).
Далі сигнал проходить через детектор-інтегратор 3, що будує огибающую амплітуди (рис. 2, в). З виходу детектора-інтегратора 3 сигнал надходить у блок 4 пам'яті, де запам'ятовується через проміжки часу t, значно менші часу повороту антени на всю ширину діаграми спрямованості (рис.2, г), і в блок 5 усереднення посилення, де за певний проміжок часу T, що включає в себе t, і значно більший формується середнє значення напруги. Наявність блоку 5 усереднення посилення дозволяє знизити ймовірність помилкових тривог, обумовлених випадковими викидами діаграми спрямованості. Сигнали з блоку 4 пам'яті і блоку 5 усереднення посилення порівнюються між собою (рис.2, д) у пристрої 6 порівняння, і при перевищенні сигналом з блоку 4 пам'яті значення сигналу з блоку 5 усереднення посилення на виході пристрою 6 порівняння формується сигнал, що свідчить про наявності пеленга (рис.2, е) у вигляді прямокутного імпульсу, середина якого відповідає точному моменту пеленга.
Рисунок 1 - Структурна схема прототипу.
U
t
б)
tt
в)
t
г)
t
д)
t
е)
t
Малюнок 2 - Епюри вихідних сигналів: а) з антени; б) з приймача;
в) з детектора-інтегратора, р) з блоку пам'яті; д) з блоків пам'яті і усереднення підсилення; е) з пристрою порівняння.
2. Формула винаходу прототипу.
Амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить послідовно з'єднані антену, приймач і детектор-інтегратор, а також блок порівняння, до виходу якого підключений лічильно-вирішальний блок, що відрізняється тим, що з метою забезпечення однозначності пеленга при мінімальному заданому рівні помилкових тривог, в нього додатково введені блок пам'яті і блок усереднення посилення, включені паралельно до виходу детектора-інтегратора, виходи яких під'єднані до входів блоку порівняння.
3. Дерево цілей і засобів.
Дерево цілей і засобів дозволяє представити пристрої пеленгації і супроводу мети, як комплекс різних приладів, що поділяються на активні і пасивні - за наявності джерела випромінювання, на які мають рухомий або нерухомої антеною - за конструкцією і на амплітудні, частотні та фазові - за принципом дії, а також використовується для аналізу і вирішення протиріч.
Рисунок 3 - Дерево цілей і засобів.
4. Суперечності. Рішення протиріч.
Основним недоліком прототипу є неминуче зниження чутливості при зниженні задається рівня помилкових тривог. Це пояснюється тим, що пеленгація здійснюється лише за однією ознакою - амплітуді вхідного сигналу.
Метою нового пристрою є підвищення чутливості при збереженні колишнього рівня помилкових тривог.
Поставлена мета досягається тим, що в пеленгатор ПАП, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, додатково введено блок перевірки частоти, до складу якого входять послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор, входи якого підключені до виходів підсилювача і джерела опорного коливання, а вихід підключений через другий детектор до другого пристрою порівняння, вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого блоку порівняння підключений до входу лічильно-вирішального блоку.
У тому випадку, якщо частоти вхідного сигналу і опорного коливання співпадуть, сигнали на входах другого пристрою порівняння стануть практично рівними, і на лічильно-вирішальний блок буде подано сигнал про успішну пеленгації (логічна одиниця). Якщо частоти вхідного сигналу і опорного коливання не співпадуть, то сигнали на входах другого пристрою порівняння будуть сильно відрізнятися і на лічильно-вирішальний блок буде подано сигнал про те, що запеленгованих джерело сигналу не є ПАП (логічний нуль).
Таким чином, протиріччя усунуто - можливе прийняття однозначного рішення про пеленг при високій чутливості пеленгатора.
5. Опис роботи нового пристрою.
На виході антени 1 є певний сигнал, що представляє собою стаціонарний релеевскій випадковий процес з різким збільшенням амплітуди коливань і упорядкуванням частоти в момент пеленга (рис.5, а). Сигнал потрапляє на приймач 2, де відбувається посилення і видалення кутовий модуляції (рис.5, б).
Далі сигнал проходить через детектор-інтегратор 3, що будує огибающую амплітуди (рис.5, в). З виходу детектора-інтегратора 3 сигнал надходить у блок 4 пам'яті, де запам'ятовується через проміжки часу t, значно менші часу повороту антени на всю ширину діаграми спрямованості (рис.5, г), і в блок 5 усереднення посилення, де за певний проміжок часу T, що включає в себе t, і значно більший формується середнє значення напруги. Наявність блоку 5 усереднення посилення дозволяє знизити ймовірність помилкових тривог, обумовлених випадковими викидами діаграми спрямованості. Сигнали з блоку 4 пам'яті і блоку 5 усереднення посилення порівнюються між собою (рис.5, д) в першому влаштуванні порівняння 6, і при перевищенні сигналом з блоку 4 пам'яті значення сигналу з блоку 5 усереднення посилення на виході першого пристрою порівняння 6 формується сигнал, свідчить про наявність пеленга (рис.5, е) у вигляді прямокутного імпульсу, середина якого відповідає точному моменту пеленга.
Сигнал з антени 1 також надходить на підсилювач 15, не втрачаючи кутовий модуляції проходячи через нього (рис.5, ж). Блок 14 синхронізації фази, отримуючи сигнал з виходу першого пристрою порівняння 6, запускає джерело опорного коливання 13 синфазно з вхідним сигналом (рис.5, з). Сигнал від джерела опорного коливання 13, пройшовши через перший детектор 12, складається в першому суматорі 11 із сигналом детектора-інтегратора 3 та надходить на вхід другого пристрою порівняння 8 (рис.5, до, крива I). У суматорі 10 складаються сигнали підсилювача 15 і джерела опорного коливання 13, а потім детектируются другий детектором 9 і надходять на вхід другого пристрою порівняння 8. Сигнал з виходу першого суматора 11 по потужності завжди дорівнює сумі потужностей сигналів на його входах, тому що на його входи надходять уже продетектированного сигнали. Сигнал з виходу другого суматора 10 дорівнює за потужністю сумі сигналів на його входах тільки в тому випадку, якщо сигнали на його входах мають однаковою частотою і синфазним (тобто спостерігається явище резонансу) (рис.5, і). Для забезпечення синфазности сигналів однакової частоти на входах другого суматора 10 служить блок синхронізації фази 14. Рівна (або близьке в межах допустимої похибки) значення сигналів на входах другого пристрою
порівняння 8 (рис.5, к) означає успішну пеленгацію ПАП. Сильно розрізнювальне значення сигналів на входах другого пристрою порівняння 8 означає, що запеленгованих джерело сигналу не є ПАП.
Рисунок 4 - Структурна схема нового пристрою.
UU
tt
U
t
t
в) U
t і)
г)
t
t
д)
t
к)
е)
tt
Малюнок 5 - Епюри вихідних сигналів: а) з антени; б) з приймача;
в) з детектора-інтегратора, р) з блоку пам'яті; д) з блоків пам'яті і усереднення підсилення; е) з першого пристрою порівняння; ж) з підсилювача; з) з джерела опорного коливання; і) з другого суматора; к) крива I - з виходу першого суматора, крива II - з виходу другого детектора.
6. Формула винаходу нового пристрою.
Пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить послідовно з'єднані антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, перший пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, а також блок усереднення посилення, вхід якого підключений до виходу детектора-інтегратора, а вихід підключений до другого входу першого пристрою порівняння, яка відрізняється тим, що з метою забезпечення максимальної чутливості при мінімальному заданому рівні помилкових тривог, в нього додатково введені послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор , перший вхід якого підключений до виходу підсилювача, а другий вхід підключений до виходу джерела опорного коливання, другий детектор, вхід якого підключений до виходу другого суматора, а вихід підключений до другого входу другого пристрою порівняння, вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід першого суматора підключений до виходу детектора-інтегратора, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого пристрою порівняння підключений до другого входу лічильно-вирішального блоку.
Висновок
Пристрій відноситься до засобів пеленгації, зокрема, до пеленгатором постановників перешкод.
Найбільш близьким по технічній суті до нового технічного рішення є амплітудний пеленгатор для постановників активних перешкод, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок.
(Патент РФ № 2074403 кл. G01S3/06, 1997).
Протиріччя прототипу полягає у неминучому падінні чутливості при завданні низького рівня помилкових тривог, в силу того, що пеленгація здійснюється лише по одному параметру - амплітуді сигналу при тому, що сигнал, сам по собі, більш інформативний (що відображено в дереві цілей і засобів). У той же час пристрої, що вимірюють і аналізують частоту і фазу сигналу мають набагато складнішу конструкцію.
Метою нового устрою є забезпечення максимальної чутливості при мінімально заданому рівні помилкових тривог.
Поставлена мета досягається тим, що в пеленгатор, що містить антену, приймач, детектор-інтегратор, блок пам'яті, блок усереднення посилення, пристрій порівняння, лічильно-вирішальний блок, додатково введені послідовно з'єднані підсилювач, блок синхронізації фази, джерело опорного коливання, перший детектор, перший суматор, другий пристрій порівняння, а також другий суматор, перший вхід якого підключений до виходу підсилювача, а другий вхід підключений до виходу джерела опорного коливання, другий детектор, вхід якого підключений до виходу другого суматора, а вихід підключений до другого входу другого пристрою порівняння , вхід підсилювача підключений до виходу антени, другий вхід першого суматора підключений до виходу детектора-інтегратора, другий вхід блоку синхронізації фази підключений до виходу першого пристрою порівняння, вихід другого пристрою порівняння підключений до другого входу лічильно-вирішального блоку. За допомогою нововведених елементів звіряються частота запеленгованих сигналу і частота деякого опорного коливання, на якій проводиться пошук постановників активних перешкод (ПАП). У разі їх збігу - запеленговані ПАП, в разі їх розбіжності - попереджено помилкова тривога.
Таким чином, чутливість пеленгатора ПАП може бути підвищена при незмінному рівні помилкових тривог і без застосування частотно-вимірювальних пристроїв. Також дане технічне рішення можна використовувати для зниження рівня помилкових тривог без зниження чутливості.
Список використаних джерел.
1) Гоноровський І. С. Радіотехнічні кола і сигнали.
М.: Радянське радіо,
2) Нікольський Б. О. Методи та засоби радіоелектронного захисту літальних апаратів. М.: Радіо і зв'язок
3) Котельников В. А. Теорія потенційної завадостійкості.
М.-Л.: Енергоіздат,