Радиопеленгация. Принципы измерения углов прихода электромагнитных волн. Основные методы пеленгования. Двухканальный пеленгатор с визуальным отсчетом пеленга

Что же такое радиопеленгация? Радиопеленгация — поиск и определение направления на источник радиоизлучения. Прибор, который нам поможет, называется радиопеленгатор. В его состав входит: АКУ (антенно-коммутационное уст-во), УВП (уст-во вычисления пеленга), индикаторное уст-во и некоторые вспомогательные блоки. Степень автоматизации радиопеленгации может быть различной.

Рассмотрим принципы измерения углов прихода  электромагнитных волн.  - вектор напряженности электрического поля,  - магнитного. Введем понятие поляризации, чтобы характеризовать направления данных векторов. Существует 3 вида поляризации: нормальная или вертикальная (лежит в плоскости распространения волны), ненормальная (появляется некий угол между  и плоскостью, вертикальной относительно земли), эллиптически-поляризованное поле (между вертикальной и горизонтальной составляющей имеется разность фаз). От угла прихода волны зависят направление вектора поля и фаза напряженности поля. По этим зависимостям и осуществляется пеленгование. Чтобы узнать направление вектора поля возьмем диполь (электрический или магнитный) и начнем вращать. Безошибочное пеленгование наблюдается, когда =0 (угол наклона фронта волны) или =0 (угол поляризации). Фаза напряженности поля характеризуется ,  и азимутом. Часто, антенные уст-ва рассчитаны на прием только вертикальной составляющей, и части горизонтальной составляющей, попавшие в приемник формируют поляризационные ошибки. Каждая волна характеризуется 4-мя пар-ми. Если пеленгатор рассчитан на прием одной волны, то появляются интерференционные ошибки, т.к. на него будет действовать сложное поле нескольких вол. Если же угол  считать известным и заранее определить его среднее значение, то возникнут высотные ошибки, т.к. фактический будет отличаться от принятого.

Рассмотрим основные методы пеленгования. При амплитудном пеленговании мы вращаем антенную систему. Существует 2 типа вращения: непрерывное (при котором пеленгом будет являться фаза кривой модуляции) и поворот антенны до максимума или до минимума выходного напряжения (пеленг будет определяться по индикатору или на слух). При определении пеленга амплитудным методом, могут появиться ошибки разноса. Они возникают из-за того, что при малом разносе антенн, значения синусов при расчете напряжений заменяют на их аргументы. Суть амплитудного метода заключается в определении амплитуды несущей частоты, либо модулирующего напряжения, которые и  являются функцией пеленга. При фазовом методе пеленговании, можно применять как вращающуюся антенную систему, так и неподвижную. На рис.2.4 (см. А.Л. Князьков  Основы РЭН) показан пеленгатор с циклическим измерением фазы по ВЧ. Фаза модуляций выходного напряжения (как фазовой, так и частотной) соответствуют пеленгу. Для повышения точности пеленгования фазовыми методами делают большой разнос антенн. Суть фазового метода заключается в определении пеленга путем измерения фазы колебаний высокой частоты.

У радиопеленгатора существуют ошибки, которые делятся на два вида систематические (которые по возможности стараются устранить в пеленгаторе различными путями) и случайные (приводят к колебаниям пеленга во времени). Часть систематических ошибок, на которые не удалось повлиять переходят в случайные. Назовем обстоятельства возникновения ошибок: несовершенство схемы иликонструкции пеленгатора(инструментальные ошибки); неоднородность поверхности, вдоль кот-ой распространяется волна; явления, имеющие место при распространении волны; влияние предметов; субъективность отсчета пеленга и др. Чем меньше влияния этих ошибок, тем точнее пеленг.

Рассмотрим двухканальный пеленгатор с визуальным отсчетом пеленга. Его структурная схема приведена на Рис. 5.5 (см. А.Л. Князьков  Основы РЭН). В идеале УПТ(тракты) должны быть идеальны, т.е. коэффициенты усиления и фазовые сдвиги равны. Неодинаковость этих коэффициентов и разности фаз приводит к ошибкам определения пеленга точно так же, как и неодинаковость действующих высот антенн. Если в приемных трактах процессы линейны, то двухканальный пеленгатор обладает визуальной избирательностью. Суть данного свойства в том, что при попадании в полосу двух сигналов с разными частотами возможен пеленг сразу на две радиостанции, при их одновременной работе.

К УПТ пеленгаторов предъявляются некоторые требования. Рассмотрим основные из них. В пределах всего динамического диапазона амплитуд сигналов, УПТ должны иметь линейную АХ. Как упоминалось выше, УПТ должны быть идеальны. Так же предъявляется требование идентичности каналов. Для выравнивания усиления каналов используется специальный управляющий сигнал. Он должен быть в несколько раз больше принимаемого сигнала, чтобы тот в свою очередь не оказывал влияния на регулировку. Так же уровень выравнивающего (управляющего) сигнала должен быть постоянным, чтобы не влиять на коэффициенты усиления каналов.

Двухканальный радиопеленгатор дает пеленг с некой неоднозначностью. Рассмотрим некоторые схемные решения для устранения этой неоднозначности. В двухканальный пеленгатор добавляют третий канал, так называемый канал определения стороны. На входе этого канала ставят ненаправленную антенну, фаза напряжения которой постоянна. Выход данного канала уходит на канал яркости ЭЛТ (см. Рис. 2.13 А.Л. Князьков). Главное, чтобы разность фаз ненаправленной антенны и антенной системы была меньше 90 градусов, тогда пеленг будет однозначным. Так же можно использовать более простую схему без 3-го канала (см. Рис. 2.16 А.Л. Князьков).

Рассмотрим одноканальный пеленгатор. По сути такой пеленгатор двухканальный, просто разделение  каналов временное или частотное, нежели физическое. С одной стороны один канал – хорошо (избавляемся от некоторых ошибок), с другой стороны – плохо (усложняется схема, появляются новые ошибки). Также у большинства одноканальных пеленгаторов отсутствует визуальная избирательность.

В данное время реализовано несколько схем по автоматизации измерения пеленга. Плюсы автоматизации очевидны: во-первых, мы избавляемся от ошибок, которые мог допустить оператор, при определении пеленга, во-вторых, за счет компьютера вычисления становятся намного быстрее, в-третьих, компьютер может автоматически обрабатывать информацию с нескольких пунктов приема.

Как нам известно, пеленгатор обладает ошибками, соответственно местоположение излучателя может быть определено не точно. Поэтому прибегают к такому методу пеленгования, когда несколько пеленгаторов отслеживают одну и ту же точку. Предположим, мы получили пелен со всех устройств с некой погрешностью для каждого пеленгатора. Усреднив математическими методами данные ошибки, можно получить наивероятнейшее место положение передатчика. Такую точку называют центром вероятности. Соответственно, чем больше пеленгаторов с меньшими ошибками пеленгования мы будем иметь, тем точнее сможем определить координаты передатчика.