Обзор и сравнительный анализ пеленгаторов, используемых при радиконтроле

Бесплатно!

Лекция №4 «Обзор и сравнительный анализ пеленгаторов, используемых при радиконтроле»

1.Существующие типы пеленгаторов и принципы их работы

Таблица 1.1.

т

Типы пеленгаторов

вар.

Варианты построения пеленгаторов
1 Амплитудные пеленгаторы 1.1 Вращение направленной антенны
1.2 Переключение направленных антенн
1.3 Н-Эдкокк
1.4 Электронно-коммутируемая
антенная решетка с формированием узкой вращающейся ДН
2 Фазовые пеленгаторы 2.1 Классический фазовый пеленгатор
2.2 Доплеровский (квазидоплеровский,
дифференциально-фазовый) пеленгатор
2.3 Фазовый интерферометр
3 Корреляционные пеленгаторы 4.1 Корреляционные (амплитудно-фазовые) интерферометры

Первые пеленгационные устройства появились в начале двадцатого века, в них использовался принцип определения направления на источник радиоизлучения по максимуму приходящего сигнала, что реализовывалось с помощью вращающихся антенн. Низкая точность определения направления при широких диаграммах направленности и сложность аппаратной задачи создания узких вращающихся диаграмм выдвинули на первый план фазовые методы, использующие простые ненаправленные антенны и допускающие цифровые методы определения направления. Современные методы обработки информации о пространственном распределении амплитуд и фаз сигнала позволили перейти к внедрению амплитудно-фазовых интерферометров, которые обеспечивают большую помехозащищенность пеленгаторов.

Амплитудные пеленгаторы

В пеленгаторах с вращающейся антенной максимум ее диаграммы направленности совпадает с направлением на источник радиоизлучения. В таких пеленгаторах используются рамочные, логопериодические, рупорные и зеркальные антенны.

При определении направления на ИРИ по максимуму диаграммы направленности точность пеленгования непосредственно зависит от ее ширины. Однако если заранее запоминать форму диаграммы для каждой частоты (сформировать так называемые «эталоны»), то, накладывая на реальную диаграмму соответствующий «эталон» и добиваясь их максимального совпадения, можно получить высокую точность пеленгования, независимо от ширины диаграммы. Однако, если требуется высокая помехозащищенность, следует использовать узкие диаграммы направленности, что не всегда возможно.

Недостаток таких пеленгаторов – малая скорость вращения антенны и, следовательно, ограниченность использования пеленгатора при работе с короткими по времени сигналами.

Так при использовании стандартных поворотных устройств фирмы «YAESU» скорость оборота антенны 30 ¸ 45 с. Известны пеленгаторы со скоростями вращения антенны до нескольких оборотов в секунду, но и такой скорости часто бывает недостаточно.

Пеленгатор с переключением направленных антенн представляет собой расположенные по кругу «n» направленных антенн – антенных элементов (АЭ), каждый из которых имеет диаграмму направленности, близкую к кардиоиде. Антенный коммутатор (АК) последовательно подключает выходы антенных элементов к входу радиоприемника (РПУ) с частотой коммутации Fком. Амплитуда сигнала фиксируется в устройстве обработки и определения пеленга.

В качестве антенных элементов обычно используются пары компланарных рамок, фазированные вибраторы, щелевые антенны и т.д.

К достоинствам пеленгатора следует отнести простоту реализации, высокое быстродействие за счёт электронного переключения антенных элементов.

Основными недостатками являются невысокая точность пеленгования, зависящая от идентичности характеристик антенных элементов и слабая помехозащищенность, обусловленная большой шириной диаграммы направленности антенных элементов.

Устройства такого типа разработаны фирмами «Роде-Шварц», «Телефункен» и др. и используются для работы в верхней части УКВ диапазона в мобильных пеленгационных системах.

Принцип работы пеленгатора типа Эдкокк (Н-Эдкокк) [2, 4] основан на использовании двух разнесенных на расстояние < 0,5 λ (λ – длина волны) вертикальных и противофазно включенных вибраторов – так называемой «пеленгационной пары». Вертикально-поляризованный сигнал, приходящий с направления φ, наводит в такой паре ЭДС (Е), пропорциональную sin φ. При использовании двух сдвинутых на 90˚ пеленгационных пар, направление на ИРИ (φ) определяется соотношением:

(4.1)

где Е1, Е2 амплитуда ЭДС пеленгационных пар.

Принцип построения двухканального амплитудного пеленгатора Н-Эдкокк, в котором используется двухканальный приемник с общим гетеродином. В каналах должны быть обеспечены одинаковые коэффициенты передачи и фазовые сдвиги. Для определения стороны прихода сигнала, используется тот факт, что при изменении угла прихода на 180°, фаза Е1, Е2 меняется на 90°. Технически это реализуется путем применения ненаправленной антенны с подключением ее поочередно к одному из каналов и дальнейшей обработкой и индикацией пеленга. Существует большое количество модификаций пеленгатора Н-Эдкокк, с описанием которых можно познакомится в специальной литературе [4 и др.].

Достоинства пеленгатора Н-Эдкокк заключаются в простоте реализации антенной системы, высоком быстродействии и возможности увеличения точности путем увеличения числа пеленгационных пар.

К недостаткам следует отнести сложность реализации идентичных по амплитудно-фазовым характеристикам трактов и невозможность обеспечить хорошую помехозащищенность.

Пеленгаторы на базе электронно-коммутируемой антенной решетки с формированием узкой вращающейся ДН, называют пеленгаторами «Валленвебера». Он представляет собой набор расположенных по кругу N достаточно простых ненаправленных антенных элементов и комплект линий задержки для выравнивания фазы приходящей ЭМ волны. Вращение ДН обеспечивается механическим коммутатором, последовательно подключающим комплект линий задержки к антенным элементам. Построенный таким образом пеленгатор нормально функционирует только до частот 300 ¸ 400 МГц из-за технических ограничений механического коммутатора.

Возможна реализация этой идеи при использовании фазированной антенной решетки, состоящей из направленных антенных элементов с электронным вращением диаграммы, что расширяет рабочий диапазон частот.

Пеленгаторы “Валленвебера” обладают высокой защищенностью от помех, высоким быстродействием и чувствительностью.

К недостаткам такого типа пеленгаторов следует отнести его высокую стоимость из-за сложности реализации.

Фазовые пеленгаторы

Принцип работы фазового пеленгатора заключается в сравнении фазы сигнала с выхода вращающегося вибратора с фазой сигнала, приходящего на неподвижный вибратор, находящийся в центре круга вращения. Максимум разности фаз будет соответствовать направлению прихода сигнала, а его минимум – направлению, сдвинутому на 90°. При замене механического вращения дискретным переключением расположенных по кругу вибраторов (или других ненаправленных антенных элементов) реализуется классический фазовый пеленгатор, содержащий помимо описанной выше антенной системы двухканальный приемник с общим гетеродином, ограничителем для исключения влияния амплитудной модуляции и фазовым детектором, а также устройство дополнительной обработки и индикации пеленга.

Такого типа пеленгаторы широко используются на практике и изготавливаются зарубежными фирмами.

Достоинствами фазовых пеленгаторов являются простота реализации антенной системы и алгоритма получения отсчета пеленга, а также устойчивость к паразитной амплитудной модуляции.

К недостаткам следует отнести сложность реализации приемника с полностью идентичными по фазовым характеристикам трактами и слабую защиту от воздействия сосредоточенных помех, вследствие применения всенаправленных антенн.

Фазовые пеленгаторы, в которых антенна вращается с частотой Fвр, сигнал принимается приемником, ограничивается, детектируется частотным детектором, а затем фаза полученного колебания сравнивается с фазой частоты вращения, называются доплеровскими пеленгаторами.

В настоящее время широко применяются квазидоплеровские пеленгаторы. В них используются неподвижные расположенные по кругу антенные элементы (обычно вибраторы), которые коммутируются, то есть поочередное подключаются ко входу приемника.

В дифференциально-фазовых пеленгаторах расположенные по кругу антенные элементы последовательно попарно коммутируются, и определяется разность фаз между ними.

Принцип работы фазовых интерферометров основан на получении в цифровом виде значений фаз сигналов на отдельных антенных элементах – отдельных точках пространства и вычислении пеленга путем решения фазовых уравнений, либо сравнении полученных значений фаз с матрицей фаз для различных направлений прихода сигнала и вычислении направления по максимуму функции корреляции групп этих фазовых значений. Однако, для получения набора фаз на отдельных антенных элементах необходим многоканальный приемник – по числу антенных элементов. Задача упрощается, если брать набор попарных разностей фаз и сравнивать их с наборами разностей фаз для разных углов прихода сигнала. В этом случае возможно обойтись двухканальным приемником и коммутатором попарного подключения антенных элементов ко входам двухканального РПУ.

Замена многоканального РПУ на двухканальный уменьшает быстродействие пеленгатора, но значительно упрощает реализацию. При замене набора различных разностей фаз на набор разностей фаз между сигналами на антенных элементах, расположенных по кругу, и на одной опорной антенне, размещаемой в центре круга, получаем структуру, аналогичную обычному фазовому пеленгатору.

Для современных стационарных фазовых интерферометров ОВЧ-УВЧ диапазона типична разбивка антенной решетки на поддиапазоны, увеличение ее базы и числа антенных элементов до 8÷16 в каждом поддиапазоне. Применяется и увеличение набора разностей фаз без опорной антенны, которая используется только для калибровки. Все это приводит к некоторому повышению помехозащищенности и чувствительности пеленгаторов.

Фазовые интерферометры – современное развивающееся направление. Перевод сигнала на выходе приемника в цифровую форму позволил применять и совершенствовать алгоритмы цифровой обработки сигналов. Одно из направлений заключается в применении преобразования Фурье на каждом шаге переключения антенных элементов и получении пеленга для каждой спектральной составляющей сигнала. При работе в одном частотном канале (с одним «полезным» сигналом) такой подход, при наличии помехи в совмещенном канале с неполным перекрытием спектров сигнала и помехи, позволяет осуществить, при использовании соответствующих алгоритмов, раздельное пеленгование сигнала и помехи. При работе в широкой полосе частот может быть реализован режим т.н. «пеленговой панорамы», т.е. получение пеленгов на все сигналы в просматриваемой полосе частот, что даёт дополнительные возможности ускорения анализа радиоспектра.

К достоинствам фазовых интерферометров следует отнести малую инструментальную погрешность, наличие устойчивого показателя качества пеленга, высокое быстродействие, наличие режимов пеленговой панорамы, возможность периодической калибровки пеленгатора подачей калибровочного сигнала на специально расположенную в антенной решетке дополнительную антенну.

И все-таки, несмотря на современные алгоритмы обработки, помехозащищенность таких пеленгаторов при работе в сложной помеховой обстановке часто недостаточна. Практически, нет защиты от когерентной помехи. Недостатком является сложность и высокая стоимость таких устройств (особенно по сравнению с квазидопплеровскими пеленгаторами).

Корреляционные (амплитудно-фазовые) интерферометры

Принцип работы этих устройств – получение информации об амплитудах и фазах сигнала на элементах антенной решетки, сравнение их с матрицами амплитуд и фаз для различных углов прихода сигнала и совместная корреляционная обработка. При наличии достаточной базы антенной решетки в таких устройствах возможно раздельное пеленгование сигнала и помехи в совмещенном канале и выделение сигнала на фоне когерентных помех. В них применяются, так называемые, алгоритмы множественной классификации сигнала (MUSIC), многоуровневые методы оценки максимального правдоподобия (MLE), а также алгоритмы сверхразрешения (SR-DF).

Отличие от фазового интерферометра заключается в том, что здесь используется информация об амплитудах и фазах сигнала и существенно усложненный метод обработки с целью выделения сигнала на уровне помех или раздельного пеленгования. У нас в стране для целей гражданского применения подобные пеленгаторы практически не используются.

3. Основные характеристики пеленгаторов

Источники погрешности пеленгования

Понятно, что основной характеристикой пеленгатора является точность пеленгования, т.е. точность определения направления на источник радиоизлучения, выраженная в абсолютных или относительных значениях.

При реальном использовании пеленгаторов на точность пеленгования влияет большое количество различных факторов.

Эти факторы (источники погрешности) делятся на аппаратурные (инструментальные) и методические, связанные с условиями пеленгации.

Аппаратурная погрешность отсчета пеленга определяется в идеальных условиях (при отсутствии переотражений, влияния подстилающей поверхности, помех, искажений поляризации и т.д.), при приеме сигнала заданной поляризации и получении отсчета пеленга за заданное, так называемое, рабочее время пеленгования, при заданном уровне сигнала в месте расположения антенн пеленгатора, выраженное в мкВ/м. Аппаратурная погрешность определяется во всем заданном диапазоне частот и диапазоне углов прихода сигнала. Как правило, это погрешность систематическая, хотя в ней может быть случайная составляющая (связанная с методом обработки, дискретностью отсчетов и т.д.). В принципе, аппаратурная погрешность может быть уменьшена калибровкой аппаратуры по частоте и углу прихода сигнала.

В документации на пеленгатор должна приводиться среднеквадратическая, средняя и максимальная аппаратурная погрешность.

Источники методических погрешностей обычно обусловлены следующим:

– Погрешность, вызванная наличием переотраженных сигналов (наличием «когерентной помехи»).

Уровень переотраженных сигналов влияет на степень искажения фронта приходящей волны и определяется каналом распространения радиоволн. Наибольшее влияние оказывает ближайшее окружение пеленгатора – здания, мачты, крупные предметы и т.п. Переотраженный сигнал может воздействовать на пеленгатор, отражаясь от подстилающей поверхности.

– Погрешность, вызванная наличием сосредоточенной помехи.

Это так называемая помеха «в совмещенном канале» [ 2 ], которая попадает в тракт основной избирательности приемника пеленгатора и присутствует вместе с полезным сигналом, затрудняя процесс пеленгования.

– Погрешность, вызванная модуляцией сигнала.

Отметим, что аппаратурная погрешность определяется по немодулированному сигналу. При пеленговании модулированного сигнала погрешность определения пеленга возрастает и зависит от конкретной реализации пеленгатора.

– Погрешность, зависящая от поляризации сигнала.

В настоящее время большинство используемых на практике пеленгаторов работают по вертикально поляризованному сигналу, хотя излучаемый сигнал может иметь любую поляризацию.

– Погрешность, вызванная изменением во времени характеристик канала распространения.

Этот источник погрешностей характерен, прежде всего, для движущихся излучателей или пеленгаторов (например, мобильных источников излучения или мобильных пеленгаторов). Для стационарных источников излучения и стационарного пеленгатора характеристики канала распространения в большинстве случаев можно считать постоянными.

Аппаратурная погрешность характеризует потенциальную точность пеленгатора. Остальные погрешности связаны с реальной работой пеленгатора в условиях эксплуатации.

Реальная эксплуатационная погрешность пеленгования объективно может быть определена лишь статистически при проведении представительных эксплуатационных испытаний и является основополагающей характеристикой пеленгатора. Нередко эксплуатационную погрешность пеленгования определяют не по всем ситуациям, а только по тем, которые дают погрешность пеленга в пределах некоторого допустимого значения, и отдельно определяется процент (или вероятность) ситуации, когда пеленг превышает это допустимое значение. Такие пеленги называются недостоверными, и вероятность их получения является важной характеристикой пеленгатора. Обычно эти пеленги не учитываются при пеленговании, однако, если вероятность получения их достаточно велика (например, более 10 %), то необходимо иметь избыточное количество пеленгаторов, так, чтобы при исключении хотя бы одного из них осталось еще несколько пеленгаторов для получения достоверного результата. При реальной работе определить качество пеленга непросто. В некоторых пеленгаторах реализован режим, когда при снижении качества пеленга ниже порогового уровня пеленг не фиксируется.

Сравнительные характеристики пеленгаторов различных типов

Таблица 4.1

п/п

 

 

Характеристики

Пеленгатор
АП с переключаемыми АЭ Н-Эдкокк Квазидоплер Фазовые
интерферометры
АР с вращающейся ДН*
1 Чувствительность
(в относительных единицах)
1 1 1 1 0,5
2 Точность пеленгования (аппаратурная), град. 2°-5° 1°¸2° 1°¸2°
3 Граничный уровень сигнал/когерентная помеха, дБ >3¸5 дБ 5¸10 дБ >3¸5 дБ >3 дБ Раздельное пеленгование
4 Граничный уровень сигнал/помеха в совмещенном канале >3¸5 дБ 5¸10 дБ >3¸5 дБ >3¸5 дБ** Раздельное пеленгование
5 Показатель качества пеленга По с/ш, по искажениям фронта волны По с/ш,

по девиации

пеленгов

По с/ш,

по девиации пеленгов, по искажениям фронта волны

По с/ш,

по девиации пеленгов, по искажениям фронта волны

По наличию помехи в границах ДН
6 Относительная сложность реализации 1 1,5 1 1,5÷2 3

*Пеленгатор с электронно-коммутируемой АР и формированием узкой вращающейся ДН [5].

** Возможно разделение сигнала и помехи, если их спектры не полностью перекрываются, однако при этом следует ожидать снижения качества оценки пеленга.

При выборе пеленгатора очень важна полнота информации о его основных характеристиках. Приводим перечень сведений о пеленгаторе, которые следует иметь в виду при закупке данного типа аппаратуры:

– метод пеленгования (подробная характеристика особенностей реализации метода);

– диапазон рабочих частот, разбивка на поддиапазоны;

– поляризация сигнала;

– чувствительность пеленгатора по поддиапазонам частот (мкВ/м);

– аппаратурная (инструментальная) погрешность пеленгования;

– рабочее время пеленгования;

– минимальное время пеленгования (со снижением аппаратурной точности пеленгования);

– погрешность пеленгования при наличии когерентной помехи;

– погрешность пеленгования при наличии помехи в совмещенном канале;

– погрешность пеленгования при модулированном сигнале;

– динамический диапазон;

– показатель качества пеленга;

– требования к расположению антенн;

– сведения об эксплуатационных испытаниях (в том числе эксплуатационная погрешность пеленгования);

– дополнительные сведения о пеленгаторе (режимы автоматического пеленгования, возможности пеленгования широкополосных сигналов, наличие режима построения пеленговой панорамы в диапазоне частот и параметры этого режима и т.д.)

4. Определение местоположения источников радиоизлучения

Антенны стационарных пеленгаторов располагают, как правило, на крышах преобладающих по высоте зданий, что максимизирует, так называемую, зону электромагнитной доступности. Для определения местоположения источника излучения необходимо иметь два пеленгатора, хотя на практике используют не менее трех. При наличии более 3-х пеленгаторных пунктов недостоверные пеленги отбрасываются, а остальным придается вес, в соответствии с их качеством. При известном качестве пеленгов рассчитывается положение наиболее вероятной точки, которая принимается за оценку местоположения ИРИ [ 2 ].

В современных пеленгаторах должен автоматически вырабатываться показатель качества пеленга, и, при превышении этим показателем определенного уровня (например, этот уровень может устанавливаться на соответствие ошибке в 10о), пеленг считается недостоверным и не учитывается при определении местоположения. Простейший показатель качества пеленга – соотношение сигнал/шум, далее – колебания последовательно получаемых отсчетов пеленга и, наконец, наличие помехи определенного уровня или искажения фронта приходящей волны.

При автоматическом пеленговании команда на пеленгование поступает с центрального поста, где находится аппаратура, с помощью которой определяется частота ИРИ. Результаты пеленгования и показатели качества пеленгов собираются на посту сбора и обработки пеленговой информации. Обмен информацией может осуществляться как по телефонному каналу, так и по широкополосной радиосети. Специальное ПО должно обеспечивать отображение на карте пеленгационных постов, пеленгов (иногда и их качества) и результатов обработки пеленговой информации – координаты искомого ИРИ.

Наряду с триангуляционными методами определения местоположения ИРИ предлагаются методы, когда территория, обслуживаемая сетью пеленгаторов, разбивается на небольшие ячейки и для каждой ячейки экспериментально или путем моделирования определяется и запоминается набор параметров сигналов с антенных элементов для каждого пеленгатора. При приеме реального сигнала методами перебора и статистической обработки определяется наиболее вероятное положение ИРИ. Такой режим реализован сетью пеленгаторов «Барс» в Санкт-Петербурге.

Существуют пеленгаторы, позволяющие раздельно пеленговать источники радиоизлучений, работающие на одной частоте или в одном частотном канале. Такими возможностями обладают пеленгаторы, формирующие узкую диаграмму направленности (ДН) или обладающие возможностями разрешения нескольких сигналов с помощью амплитудно-фазовой корреляционной обработки [2] . Подобные устройства обладают высокой эффективностью, как при наличии помех в совмещенном канале, так и при наличии когерентных помех (т.е. переотраженных сигналов).

Мобильные пеленгаторы используются в следующих ситуациях:

– при работе ИРИ вне зоны электромагнитной доступности сети стационарных пеленгаторов;

– при малой точности оценки местоположения, полученной с помощью стационарных пеленгаторов;

– при отсутствии стационарных пеленгаторов или наличии только одного стационарного пеленгатора.

Решение задачи определения местоположения с помощью мобильных пеленгаторов требует значительно большего времени, чем при использовании высокоточных стационарных пеленгаторов.

Различаются два метода использования мобильных пеленгаторов [2]:

– метод «отстранения» (или метод последовательных засечек);

– приводный метод.

Метод отстранения заключается в получении пеленгов из выбранных точек, расположенных по окружности, внутри которой находится ИРИ. Затем решается триангуляционная задача, как и в случае со стационарными пеленгаторами. При использовании этого метода мобильный пеленгатор должен иметь высокую аппаратурную точность пеленгования и, по возможности, быть защищенным от воздействия когерентных помех, а персонал – обладать большим опытом работы с этим пеленгационным комплексом в условиях города.

При приводном методе пеленгатор движется «по направлению приходящей волны» с усреднением изменяющихся вследствие разных причин пеленгов. Опыт работы по поиску ИРИ в таком режиме для большого города дает средние времена решения задачи порядка 1-3 часа. От типа и качества пеленгаторов существенно зависит общее время поиска. Большую роль играет и сервисное программное обеспечение, позволяющее автоматически отбраковывать «прыгающие» пеленги и выделять направление, соответствующее группированию пеленгов.

В непосредственной близости от ИРИ (100-200 м) бывает затруднено использование мобильных пеленгаторов (нет подъезда, нет прямой видимости на ИРИ с земли и т.д.). В этом случае используется носимый пеленгатор, для которого желательно выбрать место пеленгования с прямой видимостью на ИРИ (с крыши здания, с открытой площадки и т.п.). Носимый пеленгатор, как правило, имеет направленную пеленгационную антенну и часто более защищен от когерентных помех.

При отсутствии мобильного пеленгатора, нередко используют носимый пеленгатор в сочетании со стационарным.

5. Обзор пеленгационной и измерительной техники, используемой службами радиоконтроля в Российской Федерации

Основываясь на весьма неполных сведениях о пеленгаторах, помещенных в рекламных буклетах, тезисах и статьях, приведем основные характеристики стационарных и мобильных пеленгаторов, в таблицах 4.2 и 4.3, соответственно.

Заметим, что в известных нам публикациях отсутствуют сведения об эксплуатационных испытаниях – такие испытания, скорее всего, не проводятся, а результаты эксплуатации в части статистической оценки качества пеленгования не систематизированы.

Дадим короткие комментарии к таблице 4.2. Пеленгатор Шедар 07 в настоящее время эксплуатируется, но не поставляется.

Амплитудный пеленгатор ИУ-2 (ООО «Ирга») входит в состав измерительного комплекса. Направленная антенна пеленгатора широко используется при измерениях параметров сигналов и борьбы с помехами. Пеленгационное устройство на основе использования вращающейся логопериодической антенны является наиболее простым, дешевым, но имеет целый ряд недостатков. Так, низкая скорость вращения антенны существенно ограничивает оперативные возможности пеленгации. В ряде регионов России сейчас начинают использоваться более узконаправленные, но и более габаритные логопериодические антенны. Отметим, что в ряде стран используются вращающиеся зеркальные и другие узконаправленные антенн в диапазоне выше 1 ГГц.

Квазидоплеровские пеленгаторы фирмы «Навигатор» широко распространены в России – это дешёвый и технически хорошо отработанный тип пеленгатора. Однако, с повышением диапазона частот и расширением полосы частот сигналов, перспективы его использования имеют ограничения.

Фазовые интерферометры поставляются фирмами «Яр», «СТЦ», «ИРКОС». Это наиболее активно развивающееся направление, реализующее режим широкополосной пеленговой панорамы. Для гражданских служб последнее время активно развиваются пеленгационные сети, построенные на базе пеленгаторов «Барс». Положительные отзывы о работе этих технических средств получены из Санкт-Петербурга, Москвы и Ростова-на-Дону. Отметим применение современных методов статической обработки при определении местоположения ИРИ, развитие антенных систем в направлении увеличения числа антенных элементов.

Перспективным является также применение радиоприёмных устройств отечественного производства с более высокими (по сравнению со сканирующими приемниками) техническими характеристиками. Такие приемники разработаны фирмами «ИРКОС» и «СТЦ»[*], СПб.

Общим недостатком рассмотренных выше типов пеленгаторов является недостаточная помехозащищённость. Отметим, что характеристики пеленгаторов по помехозащищенности при воздействии сосредоточенных помех не одним производителем не приводятся

Стационарные пеленгаторы

Таблица 4.2

№ п/п Фирма (название) ООО
“Нивелир”
ООО “Ирга” ЗАО
“Навигатор”
НПФ
“Яр”
ООО
«СТЦ», СПб
ЗАО
“ИРКОС”
ОХО
“Вектор-АФТ”
Характеристики Шедар 07 ИУ-2 РН-20 ИКАР-2 “Барс” АРК-СП*  –
1 Тип пеленгатора Амплитудный с переключением АЭ Амплитудный
с вращением
направленной антенны
Квазидоплеровский Фазовый
интерферометр
Фазовый
интерферометр
Фазовый
интерферометр
Корреляционный интерферометр Электронное
формирование узкой вращающейся ДН
2 Диапазон частот, МГц 100-400 (600) 30-1000 30-1000 30-1000 30-1000 30-2000**

30-2000*

25-3000 25-1000
3 Число поддиапазонов и антенных элементов 1/8 1 2/8 2/16 3/3 2/8-16 1/9 3/32
4 Инструментальная погрешность
(точность пеленгования), град
2 3-5 2-3 2 1-2 1-3*** 1-3 2
5 Чувствительность мкв/м 10-20 10-20 5-15 2-10 1¸25 3-10
6 Время пеленгования 0,5 с
Тпел min=60мс
30 c 12 мс 20 МГц/с**** 300 МГц/с**** 50 мс
Тпел min=5 мс
7 Помехозащищённость с/п>5 дБ раздельное пеленгование сигнала и помехи
8 Показатель качества пеленга + + + + + не приводится +
9 Наличие режима пеленговой панорамы + + +
10 Число регионов один пеленгатор Сведения
отсутствуют
>20 4 ~20 >3 1
сеть 2 >6 5***** 2*****
11 Данные об эксплуатационных испытаниях Эксплуатационная погрешность <2

* Прочерки в таблице свидетельствуют о том, что данные не приводятся или не достаточно корректны. ** 30-2000 – с РПУ IC8500, 30-3000 – с приемниками собственной разработки. ** 30-2000 – с РПУ IC8500, 30-3000 – с приемниками собственной разработки. *** 1-3О в диапазоне 80-2000 МГц, 30-80 МГц – 6О. **** пеленгование в полосе частот 5 МГц (10 МГц) с перестройкой РПУ с шагом 5 (10) МГц. ***** пеленгаторы на приемниках IC8500 (30-2000 МГц) и AOR-2500 (30-2500 МГц).

Как видно из таблицы 4.2, корреляционные пеленгаторы в России предлагаются только фирмой «ИРКОС» и только для спецприменения. Пеленгатор же на базе электронно-коммутируемой антенной решётки (АР) с формированием узкой вращающейся ДН (ОХО «Вектор-АФТ») в данное время отсутствует на рынке гражданской продукции, хотя есть надежда, что в ближайшем будущем предложения в этой области появятся.

Кроме отечественных пеленгаторов в ОВЧ-УВЧ диапазоне в настоящее время используется небольшое количество зарубежных стационарных пеленгаторов – это фазовые интерферометры TRC-8011 фирмы «Thomson CSF», квазидоплеровские пеленгаторы DDF-6000 фирмы Dopplez-System, пеленгатор Telegon 111 фирмы DASA.

Характеристики TRC-8011 близки к приведённым в табл. 4.2. характеристикам интерферометра.

Пеленгаторы DDF-6000 по своим характеристикам близки к пеленгаторам PH-20. Диапазон до 1000 МГц закрывается шестью поддиапазонами, для чего необходимо использовать 2 мачты (по 3 поддиапазона на одной мачте), что не всегда удобно и дорого. Помехозащищённость ниже, чем у фазовых интерферометров и затруднена возможность работы с широкополосными сигналами (как и у всех квазидоплеровских пеленгаторов).

Telegon 111 – пеленгатор, использующий антенную систему с коммутируемыми АЭ, построенную по принципу автоматического радиокомпаса. Формируемая ДН достаточно широкая, имеется возможность работы лишь с узкополосными сигналами (полоса фильтра не более 15 кГц).

Перечисленные зарубежные пеленгаторы поставлялись до 1998 г. Отечественные пеленгаторы не уступают приведённым зарубежным аналогам, но имеют существенно более низкую стоимость.

Мобильная станция «Ирга» предлагает оснащение тремя типами пеленгаторов – пеленгатор с переключением восьми антенных элементов (10 -1000 МГц), квазидоплеровский пеленгатор (30-1000 МГц) и вращающиеся направленные антенны – рамочная (30 – 110 МГц) и логопериодическая (100-1200 МГц), поднимаемые на высоту 10 м, скорость вращения 30 с/об. Основные недостатки первого пеленгатора – слабая помехозащищённость и невысокая точность пеленгования. При работе с вращающимися антеннами – медленная скорость вращения.

Мобильные пеленгаторы

Таблица 4.3

№ п/п Фирма (название) ООО “Ирга” ЗАО
“Навигатор”
НПФ “Яр” «СТЦ» СПб ЗАО “Иркос”
ИУ-2М UV-2M РП26/1000Д TM0-1M5 “ИКАР-2” “Барс-МПИ” АРК-М6
1 Тип пеленгатора Амплитудный с вращением антенны Амплитудный с переключением АЭ Квазидоплеровский Квазидоплеровский Дифференциально-фазовый Фазовый
интерферометр
Корреляционный интерферометр
2 Диапазон частот, МГц 30-1200 10-1000
(30-2000)
30-1000 25-1000*  (27-2000)* 2000** 25-3000
3 Число поддиапазонов и антенных элементов 2  

2/8

1/8 1/8 2/16 1/9
4 Инструментальная погрешность (точность пеленгования), град 3-5  

 

5-7

3 5 1-2 2-3 2-3
5 Возможность подъёма антенн 10 м  

_

 

доп. п/с мачта
(8 м)***
доп. п/с мачта (8 м)*** доп. п/с мачта
(8 м)***
6 Время пеленгования 30 с  

5-40 мс****

0,5-32 мс**** 300 мс
7 Помехозащищённость с/п>3-5 дБ
8 Наличие показателя качества пеленга по наличию помехи  

по искажению фронта волны

+

 

+

по с/ш, по девиации пеленгов

нет сведений

+

по с/ш, по искажению фронта волны

нет сведений
9 Наличие режима пеленговой панорамы + +
10 Число регионов 18 3 6 >10 >5 >15 >4

Квазидоплеровские пеленгаторы РП-26/1000Д и ТМО-1М5 имеют ограничения по диапазону частот, кроме того, возникают проблемы при работе с широкополосными сигналами, невысока и помехозащищённость. Преимущества: низкая стоимость, отработанная технология, удобное ПО по выделению направлений группирования пеленгов.

Дифференциально-фазовый пеленгатор станции «Икар-2» не так широко распространён, имеет ПО для обработки пеленгов и поиска ИРИ. Технические характеристики этого пеленгатора требуют уточнения.

Интерферометры фирмы «ИРКОС» применяются уже около 8 лет, и хорошо себя зарекомендовали (Тюмень, Мурманск и др.). Направление развивается по пути дооснащения станций полустационарно развертываемой мачтой с дополнительным комплектом пеленгатора, и повышения чувствительности за счёт вынесенных под антенну тюнеров. В настоящее время мобильные пеленгаторы используют приемник собственной разработки(«Аргамак») с диапазоном частот до 3000 МГц[1].

Фазовые интерферометры фирмы «СТЦ» («Барс») начали распространяться последние 3 года, и сейчас их имеют более 15 регионов. За счёт отработки конструкции крыши автомобиля и тщательной разработки антенных систем (двухдиапазонные антенные элементы, увеличение количества антенных элементов и большая площадь антенной системы), удаётся получить неплохие параметры по дальности действия и приемлемые аппаратурные характеристики. Станция может дооснащяться полустационарно развертываемой мачтой и дополнительным комплектом пеленгационных антенн.

Помехозащищённость фазовых интерферометров несколько выше, чем у допплеровских пеленгаторов и амплитудных пеленгаторов с переключаемыми направленными антеннами.

Дооснащение станции дополнительным комплектом пеленгационных антенн и полустационарно разворачиваемой мачтой расширяет возможности, но существенно увеличивает стоимость станции.

Кроме отечественных, в России используются пеленгаторы Telegon 111 («Dasa») и «Эсмеральда» (Thomson CSF). Характеристики пеленгатора Telegon 111 описаны выше. Мобильная станция «Эсмеральда» – это самый современный мобильный пеленгатор, характеристики которого соответствуют отечественным интерферометрам фирм «СТЦ» и «Иркос», но, кроме того, пеленгатор «Эсмеральда» имеет режим быстрого подъёма антенной системы пеленгатора. К недостаткам следует отнести сложность использования в зимних условиях и очень высокую стоимость (как и у станции Telegon 111).

Таким образом, современная пеленгационная техника в России достаточно активно развивается. Применяются современные принципы построения и обработки сигналов, создаются удобные пеленгационные комплексы. Необходима бóльшая открытость разработчиков, более детальное описание предлагаемых образцов аппаратуры и всесторонние их испытания, включая характеристики по помехоустойчивости.

Детали:

Тип работы: Конспект, Лекции

Предмет: Физика

Svg Vector Icons : http://www.onlinewebfonts.com/icon Из сборника: Лекции по мобильной связи

Год написания: 2010

Добавить комментарий

Ваш email не будет показан.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.