Интерферометр

В предыдущих сериях:
Введение и анализ литературных источников
История развития радиопеленгования
История развития пеленгационной техники
Основные характеристики электромагнитных волн
Обзор основных принципов радиопеленгования
Устройство радиопеленгаторов
Классические методы радиопеленгования
Принцип Ватсон-Ватта
Радиопеленгаторы на эффекте Доплера

Радиопеленгатор на основе интерферометра определяет угол на источник электромагнитных волн путем прямого измерения разности фаз между сигналами, принимаемыми отдельными элементами АС, расположенными в различных точках пространства.

Трехэлементный интерферометр

Трехэлементный интерферометр


Однозначное определение азимута и угла места источника излучения возможно только с помощью, по крайней мере, трех антенн, расстояние между которыми не превышает половины длины волны. Если Ф1, Ф2 и Ф3 — фазы напряжений на выходах каждого антенного элемента, то азимут вычисляется по следующей формуле:
.
А угол места может быть получен по формуле:
.
На практике АС, состоящие из трех антенных элементов, дополняются большим количеством элементов, чтобы оптимальным образом адаптировать систему к рабочему диапазону частот. Для повышения точности малобазисных радиопеленгаторов используют элементы, расположенные на расстоянии, превышающем половину длины волны. Наиболее часто используемые АС такого типа представляют собой кольцевую антенную решетку и решетку в виде треугольника.

Треугольная антенная решетка интерферометра

Треугольная антенная решетка интерферометра

Треугольные антенные решетки обычно используют на частотах ниже 30 МГц. На более высоких частотах рекомендуется использовать кольцевые антенные решетки по следующим причинам:

  • Обеспечиваются одинаковые электромагнитные условия для всех элементов решетки;
  • Минимизируется взаимное влияние между антеннами решетки и мачтой;
  • За счет симметрии относительно центра образуются одинаковые характеристики, не зависящие от направления.

Так как однозначное определение фазы возможно только в пределах ±180 град, то это накладывает некоторые требования. Как было отмечено ранее, в антенной системе из трех элементов расстояние между отдельными элементами не должно превышать половины самой короткой длины волны рабочего диапазона. Для многоэлементных интерферометров имеются следующие возможности:

  • Использование дополненных антенных групп: В этом случае разность фаз соседних элементов всегда меньше 180 град; таким образом можно избежать неоднозначности пеленга;
  • Использование “разряженных антенных групп”: В этом случае, по крайней мере, одна из соседних пар элементов имеет фазовый сдвиг >180 град.

Существуют следующие методы разрешения неоднозначности пеленга:

  • Использование АС, расстояние между антенными элементами которой меньше половины длины волны;
  • Использование кольцевых антенных решеток, в которых, по крайней мере, одна пара антенн имеет разность фаз меньше 180 град.

Наиболее эффективным методом устранения неоднозначности для разряженных антенных групп является корреляционный метод.
Основной принцип корреляционного интерферометра заключается в сравнении измеренных разностей фаз с рассчитанными для данной антенной системы в заданном направлении. Сравнение происходит путем расчета квадратичной ошибки или формирования корреляционного коэффициента для двух наборов данных (измеренного и рассчитанного). Если при сравнении наборов данных используются различные значения азимута, то пеленг определяется из данных, для которых значение корреляционного коэффициента максимально.

Это иллюстрирует пример для 5-ти элементной антенной системы: каждый столбик матрицы данных соответствует углу прихода волны ? и формирует вектор сравнения. Элементы векторов сравнения представляют собой ожидаемые фазовые сдвиги между элементами АС для определенного угла прихода волны. Верхняя матрица 5х1 содержит измеренные разности фаз и математически представляет собой измерительный вектор.

Корреляционный метод определения пеленга

Корреляционный метод определения пеленга

Для определения угла прихода волны каждая колонка нижней матрицы коррелирует с измерительным вектором путем перемножения. В результате получается корреляционная функция K(?), которая достигает своего максимума при наибольшем совпадении элементов матрицы сравнения и матрицы измерения. Угол, соответствующий вектору сравнения, для которого корреляционная функция имеет максимум, и есть пеленг.

Этот метод является частным случаем алгоритма формирования лучей, с помощью обработки сигналов массива сенсоров. С этого метода начался новый виток развития радиопеленгования.

В следующих сериях:
Радиопеленгование с помощью обработки массива сенсоров
Методы радиопеленгации с высокой разрешающей способностью

Похожий бред:

Интерферометр: 3 комментария

  1. Уведомление: Основные характеристики электромагнитных волн на КБ13

  2. Уведомление: Устройство радиопеленгаторов на КБ13

  3. Подскажите пожалуйста, какие требования имеются к направленным свойствам антенн интерферометра. Может подскажите где посмотреть алгоритм расчёта зависимости определения разности фаз от направленных свойств антенн.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Protected by WP Anti Spam