авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ

РОССИИ 6

2006

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Региональные секции Исследования Томского государственного

университета систем управления и радиоэлектроники редакционного совета в рамках ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала Восточная высшей школы (2006–2008 гг.)" Председатель – А. Г. Вострецов, д-р техн. наук, про фессор, проректор по научной работе Новосибирского Тематический выпуск государственного технического университета.

СОДЕРЖАНИЕ Заместитель председателя – А. А. Спектор, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой теоретических ос Денисов В. П. Исследования Томского государственного нов радиотехники Новосибирского государственного тех университета систем управления и радиоэлектроники нического университета.

в области распространения сантиметровых 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

радиоволн на наземных трассах................................................... Новосибирский государственный технический университет. Ровкин М. Е., Крутиков М. В., Мещеряков А. А., Тел. (3832)460457, 460633. Осипов М. В., Зайцев В. А., Бутырин Е. Ю.

E-mail: vostretsov@first.nstu.ru Измерительный комплекс для исследования пространственно-временных искажений радиосигналов Западная трехсантиметрового диапазона на наземных трассах............. Председатель – В. А. Пахотин, д-р физ.-мат. наук, про фессор кафедры общей физики Калининградского госу- Денисов В. П., Крутиков М. В., Осипов М. В.

дарственного университета. Экспериментальные данные об амплитудных и фазовых 236041, Калининград обл., ул. А. Невского, 14. искажениях импульсных сигналов, принятых Калининградский государственный университет. в разнесенных точках на короткой открытой трассе................ Тел. (0112)465917. Факс (0112)465813.

Дудко Б. П., Мещеряков А. А. Влияние позиции E-mail: pahotin@eic.albertina.ru на формирование бокового излучения диаграммы Поволжская направленности сканирующей антенны.................................... Председатель – А. Д. Плужников, д-р техн. наук, про Денисов В. П., Ворошилин Е. П. Экспериментальная фессор кафедры информационных радиосистем Нижего оценка увеличения точности измерения задержки родского государственного технического университета.

сигнала на трассе распространения за счет Заместитель председателя – Е. Н. Приблудова, канд.

многоканального приема............................................................. техн. наук, доцент кафедры информационных радиоси стем Нижегородского государственного технического Лебедев В. Ю. Статистические характеристики университета.

искажений сигналов при приеме бокового излучения 603600, г. Нижний Новгород, ГСП-41, наземных радиоимпульсных источников................................... ул. К. Минина, 24.

Нижегородский государственный Лебедев В. Ю. Статистические характеристики технический университет. задержек импульсных сигналов и их разностей Тел. (8312)367880. Факс (8312)362311. в разнесенных пунктах приема на наземных трассах............. E-mail: pluzhnikov@nntu.sci-nnov.ru Лебедев В. Ю. Связь элементов рельефа местности Северокавказская с задержкой импульсных сигналов сантиметрового Председатель – Т. А. Исмаилов, д-р техн. наук, про- диапазона на приземных трассах распространения............... фессор, ректор Дагестанского государственного техни Корниенко В. Г., Лебедев В. Ю., Крутиков М. В.

ческого университета.

Синхронизация пространственно-разнесенных пунктов Заместитель председателя – О. В. Евдулов, канд.

радиотехнической системы с использованием техн. наук, доцент, проректор по научной работе Даге многоточечного измерения взаимной корреляционной станского государственного технического университета.

функции запросных и ответных сигналов.................................. 367015, Республика Дагестан, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, д.70. Киселев О. Н. Мезомасштабные неоднородности Дагестанский государственный коэффициента преломления приземного технический университет. слоя атмосферы............................................................................ Тел. (8722)623761, (8722)623715.

Киселев О. Н. Связь угла прихода УКВ-радиоволн E-mail: dstu@dstu.ru с мезомасштабными флуктуациями метеорологических величин при распространении над пересеченной местностью................................................... Региональные секции редакционного совета Уральская Председатель – Б. А. Панченко, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой высокочастот ных средств радиосвязи и телевидения Уральского государственного технического университета – УПИ.

Заместитель председателя – С. Т. Князев, д-р техн. наук, руководитель Радиотехнического инсти тута – РТФ Уральского государственного техничес кого университета – УПИ.

Тисленко В. И., Савин А. А. 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19.

Синтез квазиоптимального фильтра для оценки временного Уральский государственный положения импульсного сигнала известной формы технический университет – УПИ.

при многолучевом распространении радиоволн..................... Тел. (343)3754886. E-mail: Shab@rtf.nexcom.ru Савин А. А., Тисленко В. И. Сравнительный Южная анализ алгоритмов определения времени прихода Председатель – В. А. Обуховец, д-р техн. наук, про импульсного сигнала при многолучевом распространении радиоволн....................................................... 62 фессор, декан радиотехнического факультета Таганрогского государственного радиотехнического Бутько В. А., Носов Д. М., Сурков А. С., Хлусов В. А.

университета.

Экспериментальные измерения поляризационно-доплеровских портретов 347928, г. Таганрог, ГСП-17А, Некрасовский пр., 44.

радиолокационных объектов....................................................... 66 Таганрогский государственный радиотехнический университет.

Пурик Д. В. Восстановление характеристик рассеяния земной поверхности в РЛС с синтезированной апертурой.... 72 Тел. (8634)310599. Факс (8634)310598.

E-mail: rector@tsure.ru Наши авторы.................................................................................. РЕДАКЦИОННЫЙ Редактор СОВЕТ ЖУРНАЛА И. Б. Синишева Председатель совета Компьютерная верстка Д. В. Пузанков Е. Н. Паздникова Заместители председателя В. М. Кутузов, Ю. М. Казаринов Подписано в печать 27.12.06.

Члены совета Формат 6084 1/8. Бумага офсетная.

Печать офсетная.

Р. Е. Быков, Д. И. Воскресенский, Гарнитура "Times New Roman".

В. М. Балашов, Ю. А. Быстров, Печ. л. 10,25.

А. Г. Вострецов, А. Д. Григорьев, Тираж 130 экз. Заказ.

Ю. В. Гуляев, В. П. Ипатов, Т. А. Исмаилов, Ю. А. Коломенский, В. Н. Кулешов, И. Г. Мироненко, В. А. Обуховец, В. А. Пахотин, Редакционный совет:

А. Д. Плужников, В. В. Попов, 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, д. Ю. М. Таиров, В. Н. Ушаков, Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" И. Б. Федоров, И. А. Цикин, Тел./факс (812) 346-47- Ю. А. Чаплыгин Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ":

197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, д. Секретарь совета Тел. (812) 346-45- А. М. Мончак Факс (812) 346-28- Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== УДК 621.396. В. П. Денисов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Исследования Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники в области распространения сантиметровых радиоволн на наземных трассах Дается краткий обзор исследований в области распространения сантиметровых радиоволн на наземных трассах. Исследования выполнены на радиотехническом факуль тете Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Распространение радиоволн, тропосфера, экспериментальные исследования, пространственно временные сигналы Исследования в области распространения сантиметровых радиоволн на наземных трассах начались на радиотехническом факультете в конце 50-х гг. прошлого века, когда факультет входил в состав Томского политехнического института.

В 1962 г. на базе факультета был создан Томский институт радиоэлектроники и элек тронной техники (нынешний Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники – ТУСУР). В новом институте исследования были продолжены в рамках специально созданного научного подразделения, которое в настоящее время называется На учно-исследовательским институтом радиотехнических систем (НИИ РТС). Первоначально работы в области распространения радиоволн выполнялись под руководством Ф. И. Пере гудова, впоследствии министра СССР, заместителя председателя Государственного комите та СССР по высшему образованию. Цели исследований состояли в выявлении механизмов влияния среды распространения радиоволн на точность местоопределения источника ра диоизлучения пассивными средствами и в оценке предельно достижимой точности. В на стоящее время научным руководителем НИИ РТС является профессор Г. С. Шарыгин.

Прикладная направленность исследований сохранилась до настоящего времени. Иссле дования направлены на оценку пространственно-временных искажений сигналов на трассах распространения, позволяющих оценить погрешность местоопределения источника излучения пеленгационным либо разностно-дальномерным методом. За прошедшие годы исследования проводились в большом диапазоне расстояний между передающим и приемным пунктами – от прямой радиовидимости до дальнего тропосферного распространения. В данном выпуске журнала затрагиваются только исследования в области прямой радиовидимости и дифракции.

Физическими причинами, вызывающими пространственно-временные искажения сигналов в месте приема, являются отражения радиоволн от подстилающей поверхности, местных предметов и тропосферных образований, дифракция радиоволн на экранирую щих препятствиях, а также флуктуации скорости распространения и рефракция радиоволн © Денисов В. П., 2006 ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. в неоднородной тропосфере. Перечисленные факторы действуют совместно, причем влияние тропосферы, зависящее от структуры поля коэффициента преломления, проявля ется по-разному на трассах, различающихся свойствами и рельефом поверхности раздела.

Поэтому существующие фундаментальные теоретические работы, дающие возможность рассчитать пространственно-временные характеристики флуктуаций сигналов, распро страняющихся в статистически однородной турбулентной среде либо над статистически однородной поверхностью раздела, малопродуктивны, когда надо оценить пространствен но-временные искажения сигналов, распространяющихся над пересеченной местностью.

Задача осложняется тем, что структура тропосферы и параметры подстилающей поверх ности в условиях работы систем местоопределения, как правило, неизвестны. Для даль нейшего практического использования более результативны экспериментальные оценки статистических характеристик пространственно-временных искажений сигналов в типо вых условиях. Именно этот путь исследований развивается в НИИ РТС.

Эксперименты, проведенные в 60–70-х гг. XX в., заключались в приеме сигналов им пульсной РЛС на элементы горизонтальной линейной антенной решетки (разнос крайних элементов решетки до 200 длин волн), а также в регистрации амплитуд сигналов с выходов каждого из них и разности фаз между сигналами. Статистические характеристики времен ных флуктуаций радиосигналов оценивались совместной обработкой полученных записей на интервалах стационарности (2…5 мин) при неподвижном передатчике. Измерительная и ре гистрирующая аппаратура позволяла в лучшем случае делать один отсчет амплитуды и раз ности фаз по принятому радиоимпульсу. Статистические характеристики пространственных искажений радиоволн, возникающих вследствие влияния местности и местных предметов, оценивались по аналогичным записям при перемещении передатчика. Временные флуктуа ции сигналов устранялись усреднением результатов измерений за трехминутные интервалы.

Результаты измерений позволили представить принимаемые сигналы u ( t, x ) в виде суммы двух составляющих – регулярной u0 ( t, x ) и случайной up ( t, x ) :

u ( t, x ) = u0 ( t, x ) + up ( t, x ). (1) Регулярная составляющая u0 ( t, x ) обусловлена падением на антенную систему пло ской волны и представляет собой гармоническое колебание с постоянными за время измере { } ния амплитудой U 0 и начальной фазой 0 : u0 ( t, x ) = U 0 exp j 0t 2 ( x ) sin 0 0, где x – координата точки на приемной антенной решетке;

0 – угол прихода плоской волны относительно нормали к решетке.

Пространственные флуктуации сигналов, интервал корреляции которых значительно больше размера антенной решетки, входят в u0 ( t, x ).

Случайная составляющая up ( t, x ) включает в себя сигналы, рассеянные подсти лающей поверхностью и тропосферой, интервал пространственной корреляции которых сравним с размерами приемной антенной решетки.

Многообразие ситуаций на реальных трассах распространения не позволяет описать up ( t, x ) единой вероятностной моделью. Наиболее разработано представление up ( t, x ) Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== узкополосным стационарным по времени и пространственной координате x нормальным случайным процессом:

{ } up ( t, x ) = U p ( t, x ) exp j 0t p ( t, x ), (2) где U p ( t, x ) и p ( t, x ) – огибающая и фаза случайного процесса. Данное представление используется в литературе для статистического описания УКВ-сигналов и не противоречит большей части экспериментальных данных. Вследствие нормальности и стационарности процесса up ( t, x ) (2) многомерное распределение сигнала (1), принятого в различных точ ках t, x, полностью определяется пространственно-временнй корреляционной функцией { } Bp (, l ) = m1 U p ( t, x )U p ( t +, x + l ), где "" – знак комплексного сопряжения.

* Параметры корреляционной функции – интервалы пространственной и временнй корреляции, "фазовая расстройка" [1], связанная с угловым спектром рассеянных волн, а также отношение мощности регулярной составляющей к случайной, определены экспери ментально в диапазонах 3 и 10 см на дистанциях от 5 до 103 км на трассах различного ви да. Обобщенные данные об этих параметрах содержатся в ряде источников, например в монографиях [2], [3]. Эти данные были использованы для составления технических зада ний на опытно-конструкторские работы и разработки образцов новой техники.

Однако повышение быстродействия и аппаратурной точности систем местоопределе ния потребовало дополнительных данных об искажениях сигналов на трассах распростране ния с целью оптимизации измерителей. Резерв повышения точности содержится в использо вании внутриимпульсной амплитудно-фазовой и поляризационной структур сигналов.

В настоящее время в НИИ РТС проводится новая серия экспериментальных иссле дований распространения сантиметровых радиоволн над земной поверхностью. Особен ностью проводимых экспериментов является синхронная цифровая запись импульсных радиосигналов, принимаемых в разнесенных точках пространства в системе единого вре мени с малым интервалом дискретизации, позволяющим изучать процессы, происходящие в течение длительности импульса.

Полевые испытания проводятся эпизодически с 1996 г. по настоящее время. В тече ние этого времени экспериментальный комплекс совершенствовался, приближаясь к про екту, структурная схема которого изображена на рисунке.

Комплекс состоит из импульсной РЛС трехсантиметрового диапазона и трех изме рительных установок П1 П3. Одна из измерительных установок имеет антенную систему из четырех расположенных на одной линии антенн, две другие имеют две линии по две антенны. У всех антенн на выходе имеются поляризационные расщепители, к каждому из которых подключены двухканальные тракты, позволяющие выделять квадратурные ком поненты сигнала относительно единого опорного гетеродина. В комплект каждой уста новки входит АЦП с интервалом времени дискретизации 10 нс, персональная ЭВМ типа IBM PC для записи и анализа цифровой информации и контроля работы аппаратуры, а также система синхронизации и передачи данных (ССПД).

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. Приемное устройство более подробно ССПД РЛС описано в статье М. Е. Ровкина, М. В. Кру тикова, А. А. Мещерякова и др.1, а ССПД – в статье В. Г. Корниенко, В. Ю. Лебедева, М. В. Крутикова2.

П1 П1 П Один из измерительных пунктов (цен ССПД тральный) содержит управляющую ЭВМ ти ССПД ССПД Периферийный па IBM PC, которая задает программу работы Периферийный Центральный пункт пункт пункт периферийных пунктов, сбора и записи дан ных со всех измерительных пунктов, осуществляет общее управление экспериментом. В па мять этой ЭВМ записываются сигналы, принятые всеми измерительными пунктами, с при вязкой по времени к моменту излучения.

Полевые измерения проводились в районе г. Томска. Приемные пункты располага лись на высоком правом берегу р. Томи на расстоянии 8…10 км друг относительно друга3.

Излучающая РЛС занимала различные позиции на удалении до 35 км от приемных пози ций. Измерения проводились в двух режимах работы РЛС: кругового обзора с периодом около 1 мин и при неподвижной антенне, наведенной на один из приемных пунктов.

Все первичные результаты экспериментов оформлены в виде электронной базы дан ных, общий объем которой превышает 15 Гбайт, и могут быть использованы для оценки точности многопозиционных радиотехнических систем различного назначения. Некото рые из полученных результатов приведены в настоящем журнале.

Тематический выпуск журнала подготовлен в ходе разработки проекта "Пространст венно-временные модели ультракоротковолновых сигналов, распространяющихся вдоль неровной земной поверхности", выполняемого ТУСУР в рамках ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006–2008 гг. )" Библиографический список 1. Цветнов В. В. Воздействие гауссовых помех на двухканальные фазовые системы // Исследование точности и помехоустойчивости фазовых радиопеленгаторов. Л.: Судпромиз., 1959. С. 26–67.

2. Шарыгин Г. С. Статистическая структура поля УКВ за горизонтом. М.: Радио и связь, 1983. 140 с.

3. Денисов В. П., Дубинин Д. В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск: Изд-во ТУСУР. 2002. 251 с.

V. P. Denisov Tomsk state university of control systems and radioelectronic Investigation of terrestrial path microwaves propagation at Tomsk state university of control systems and radioelectronic A short review of experimental investigation of terrestrial path microwaves propagation at TUCSR radiotechnic faculty of the Tomsk state university of control systems and radioelectronic.

Radiowave propagation, troposphere, experimental researches, existential signals Статья поступила в редакцию 10 октября 2006 г.

См. наст. вып. журн., с. 7–12.

См. наст. вып. журн., с. 44–47.

В наиболее объемных экспериментах 1996–1997 гг. использовалось не двухканальное, а одноканальное приемное устройство, позволяющее регистрировать огибающую принимаемых импульсов.

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== УДК 537.86, 537.87, 621.371.3: 551.510. М. Е. Ровкин, М. В. Крутиков, А. А. Мещеряков, М. В. Осипов, В. А. Зайцев Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Е. Ю. Бутырин Научно-производственная фирма "Микран" (г. Томск) Измерительный комплекс для исследования пространственно-временных искажений радиосигналов трехсантиметрового диапазона на наземных трассах Описан многопозиционный комплекс, состоящий из одного передающего и трех приемоизмерительных пунктов, позволяющий исследовать пространственно-временные искажения радиоимпульсных сигналов трехсантиметрового диапазона. Приведены ха рактеристики антенн, передатчика, приемников, системы цифровой регистрации при нимаемых сигналов и образцы зарегистрированных сигналов.

Радиоимпульсные сигналы, наземная трасса, пространственно-временные искажения, тонкая структура сигналов, многопозиционная система, трехсантиметровый диапазон Комплекс аппаратуры предназначен для измерения параметров радиоимпульсных сигналов трехсантиметрового диапазона на наземных трассах протяженностью 2…40 км.

Он включает в себя мобильные пункты: один передающий и три приемоизмерительных.

Комплекс создан в НИИ радиотехнических систем Томского университета систем управ ления и радиоэлектроники в 1998–2005 гг.1.

Источником радиоизлучения является РЛС, излучающая радиоимпульсы мощностью 200 кВт длительностью 300 нс с частотой повторения 2 кГц на несущей частоте 9 000…9 500 МГц. Осесимметричная зеркальная передающая антенна с усилением 30 дБ снабжена механическими приводами, управляющими ее угловым положением по азимуту и по углу места. Облучатель антенны выполнен в виде открытого прямоугольного волновода и обеспечивает коническое сканирование. Возможна работа РЛС в режиме кругового ска нирования антенны по азимуту с плавно регулируемым периодом обзора в пределах 8…60 с. РЛС размещается на автомобиле (рис. 1).

Один из трех приемоизмерительных пунктов комплекса является ведущим, два дру гих пункта – ведомыми. В ведущем приемном пункте помимо приема и регистрации ра диоимпульсных сигналов осуществляется накопление экспериментальных данных.

В ведущем пункте размещается также центральный пост локальной системы син хронизации всех пунктов комплекса. Эта система обеспечивает формирование синхрон См. наст. вып. журн., с. 3–4.

© Ровкин М. Е., Крутиков М. В., Мещеряков А. А., Осипов М. В., Зайцев В. А., Бутырин Е. Ю., 2006 ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. ных временных шкал в разнесенных пунк тах комплекса, а также осуществляет обмен сообщениями (командами) между ними.

Носителем единой временнй шкалы и со общений является сложный широкополос ный сигнал дециметрового диапазона. Ап паратура приемоизмерительных пунктов размещается на легких гусеничных тягачах.

Антенная система ведущего приемо измерительного пункта состоит из двух ан тенных решеток. Основной является гори зонтальная линейная решетка, содержащая четыре направленных элемента (рис. 2).

Антенный элемент основной решетки пред ставляет собой остронаправленную зер кальную антенну диаметром 600 мм, имею Рис. щую осесимметричную диаграмму направ ленности с шириной главного лепестка 3 и усиление 31 дБ. На рис. 3 показан внешний вид антенного элемента основной решетки ведущего приемоизмерительного пункта со стороны апертуры антенны (рис. 3, а) и со стороны его выходов со смонтированными на них приемно-преобразовательными модулями (рис. 3, б). Каждый элемент решетки обес печивает прием волн вертикальной и горизонтальной поляризаций с развязкой не хуже 23 дБ в частотном диапазоне комплекса и имеет два выхода (рис. 3, б). Разнесение меж ду фазовыми центрами пары крайних антенных элементов решетки по горизонтали со ставляет 4 200 мм, пары центральных – 1 800 мм.

Вторая, вспомогательная антенная решетка ведущего приемоизмерительного пункта содержит четыре слабонаправленных антенных элемента, расположенных крестообразно с разнесением фазовых центров по его осям, равным 10 длинам волн. На рис. 4 приведен внешний вид вспомогательной антенной решетки со стороны приемных апертур (рис. 4, а) и с обратной стороны (рис. 4, б). Возможна только попеременная работа антенных реше ток ведущего приемного пункта.

Антенные системы ведомых приемо измерительных пунктов состоят из двух элементных горизонтальных антенных ре шеток с остронаправленными элементами, идентичными элементам ведущего пункта (рис. 3), фазовые центры которых разнесе ны на 1 800 мм по горизонтали.

Приемные устройства пунктов ком плекса многоканальные: восемь каналов в центральном и четыре – в периферийных Рис. Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== а б Рис. пунктах. Отдельные каналы собраны по супергетеродинной схеме с относительно высокой промежуточной частотой (450 МГц) и с широкополосным аналоговым квадратурным демоду лятором на выходе. Многоканальные приемники имеют общие для всех каналов гетеродин СВЧ и опорный гетеродин квадратурных демодуляторов, которые представляют собой синте заторы частоты с однопетлевой ФАПЧ, стабилизированные по частоте опорными кварцевыми генераторами. Поэтому имеется возможность измерять не только модули огибающих радио сигналов в каждом приемном канале, но и их квадратурные компоненты относительно едино го опорного колебания. Это позволяет оценивать комплексные огибающие сигналов и разно сти их аргументов, т. е. измерять разности фаз между сигналами, принимаемыми антенными элементами линейной решетки, в том числе между их поляризационными компонентами.

Приемные тракты имеют высокую чувствительность (коэффициент шума не более 2 дБ) и широкий динамический диапазон (100 дБ), который обеспечивается цифровой АРУ [1]. Регулировка усиления приемного тракта производится двумя аттенюаторами в усилителе промежуточной частоты, обеспечивающими диапазон регулирования 62 дБ, и ступенчатым аттенюатором в тракте СВЧ, снижающим усиление на 25 и 50 дБ. Управле ние аттенюаторами производится ЭВМ после оценки уровня принятого сигнала по дан ным очередного зарегистрированного кадра.

а б Рис. ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. Видеосигналы квадратурных компонентов с выходов приемников поступают на входы многоканальных быстродействующих АЦП2, момент преобразования которых синхронизи рован общим для всех каналов сигналом с частотой 80 МГц. Конструктивно АЦП представ ляют собой четырехканальные платы расширения, смонтированные в управляющих ЭВМ комплекса. АЦП имеют буферную оперативную память емкостью 216 отсчетов [2].

Приемоизмерительная система позволяет оценивать уровень принимаемых сигналов с абсолютной точностью не хуже 1 дБ Вт и с разрешением не хуже 0.5 дБ. Точность оце нивания разности фаз составляет 1.5 при отношении сигнал/шум не менее 20 дБ.

Приемоизмерительная система каждого пункта позволяет регистрировать временные отрезки (кадры) комплексных огибающих обоих поляризационных компонентов поля в раскрывах антенн и сохранять их в памяти ЭВМ.

Регистрацию с преобразованием масштаба времени возможно вести с периодично стью, определяемой пропускной способностью интерфейсов связи АЦП с ЭВМ и продол жительностью кадра. Длительность кадра регулируется в пределах 2… 216 отсчетов ( 0.025…819.2 мкс ). Возможна регистрация не всей последовательности кадров, а только их части с периодическим пропуском, что оправданно при приеме сигналов, параметры которых относительно медленно изменяются во времени. Параметры типичного режима регистрации 16-канального АЦП следующие: емкость кадра регистрации 128 отсчетов, его длительность 10 мкс, период регистрации 15 мс. При сканировании антенны передат U, мВ U, мВ 0.5 0. 0 – 0.5 – 0. –1 – t, мкс t, мкс 0.25 0.5 0. 0 0 0.25 0.5 0. а б U, мВ U, мВ 0.4 0. 0 – 0.4 – 0. – 0.8 – t, мкс t, мкс 0 0.25 0.5 0.75 0 0.25 0.5 0. в г Рис. В центральном пункте используется. 16-канальный, в периферийных – восьмиканальные АЦП.

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== Pпр, дБ мВт Пункт – Пункт – – Пункт –, … ° – 90 – 60 – 30 0 30 Рис. чика по азимуту с периодом 60 с соседние кадры регистрации соответствуют угловым по ложениям ее диаграммы направленности, отличающимся на 6.

Начальные моменты всех кадров, зарегистрированных в разнесенных приемоизмери тельных пунктах комплекса, и момент излучения радиоимпульса передающим пунктом при вязаны к единой временной шкале. Это дает возможность исследовать вариации не только разности моментов приема сигналов пунктами комплекса, но и самих моментов приема.

На рис. 5 приведены образцы квадратурных компонентов радиоимпульсных сигна лов с вертикальной (сплошные линии) и горизонтальной (штриховые линии) поляриза циями, излученных передающим пунктом на вертикальной поляризации и зарегистриро ванных элементами линейной антенной решетки ведущего приемоизмерительного пункта:

антенна 1, вертикальная поляризация (рис. 5, а);

антенна 1, горизонтальная поляризация (рис. 5, б);

антенна 2, вертикальная поляризация (рис. 5, в);

антенна 2, горизонтальная по ляризация (рис. 5, г).

На рис. 6 приведен образец огибающих пачек радиоимпульсов, излученных РЛС пере дающего пункта в течение одного периода кругового сканирования антенны по азимуту, при нятых в трех пространственно-разнесенных приемоизмерительных пунктах комплекса. По измеренным комплексным огибающим возможно оценить не только амплитуды, но и разно сти фаз между сигналами любой поляризации, принятыми любыми элементами решетки.

Достигнутое разрешение по времени (12.5 нс) позволяет исследовать тонкую структу ру временных откликов канала распространения радиоволн, например изменение текущей фазы, и, в конечном итоге, оценивать импульсные реакции совокупности этих каналов в многопозиционной наземной радиотехнической системы трехсантиметрового диапазона.

Библиографический список 1. Многоканальный приемно-измерительный тракт 3-см диапазона с расширенным динамическим диапазо ном / М. Е. Ровкин, М. В. Осипов, Е. Ю. Бутырин, М. В. Крутиков // 2-я всерос. науч.-техн. конф. по проблемам создания современной авионики, март 2003, Томск: Тр. конф. Томск: Изд-во ТУСУР, 2003. С. 227–229.

2. Бутырин Е. Ю., Ровкин М. Е., Хлусов В. А. Многоканальные быстродействующие АЦП для измере ний параметров сигналов в поляриметрической РЛС // 2-я всерос. науч.-техн. конф. по проблемам создания современной авионики, март 2003, Томск: Тр. конф. Томск: Изд-во ТУСУР, 2003. С. 224–226.

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. M. E. Rovkin, M. V. Krutikov, A. A. Mescherjakov, M. V. Osipov, V. A. Zaitcev Tomsk state university of control systems and radioelectronics E. Yu. Butyrin Scientific industrial firm "Micran" (Tomsk, Russia) Measuring complex for research of space-time distortion of radiosignals in X-band at land paths The multipoint complex consisting from one transmitting and three receiving-measuring points is described, allowing to research space-time distortions of radiopulse signals in X band. Characteristics of aerials, the transmitter, receivers, systems of digital registration of received signals and samples of the registered signals are presented.

Radiopulse signals, land path, space-time distortions, thin structure of signals, multipoint system, X-band Статья поступила в редакцию 10 октября 2006 г.

УДК 621.396. В. П. Денисов, М. В. Крутиков, М. В. Осипов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Экспериментальные данные об амплитудных и фазовых искажениях импульсных сигналов, принятых в разнесенных точках на короткой открытой трассе Приводятся экспериментальные данные об искажениях огибающей импульсных сигналов, излученных РЛС со сканирующей направленной антенной и прошедших от крытую наземную трассу, а также о внутриимпульсных флуктуациях разности фаз этих сигналов, принятых на разнесенные антенны.

Диаграмма направленности, боковое излучение, огибающая, разность фаз, искажения Цель измерений, некоторые результаты которых изложены в настоящей статье, со стояла в изучении искажений импульсных радиосигналов сантиметрового диапазона на трассах распространения для последующего использования полученных данных в задаче оптимизации пеленгационных устройств пассивных радиолокаторов.

Измерения проводились с 29 сентября по 5 октября 2003 г. на окраине г. Томска.

Приемник располагался на высоком крутом берегу реки Томи, а передатчик – на противо положном низком ровном берегу. Трасса имела угол наклона к земной поверхности 2. при протяженности 1064 м. Принятые сигналы записывались в память ЭВМ в виде квад ратурных составляющих с интервалом дискретизации 12.5 нс.

Приемная установка представляла собой фазовый двухкоординатный пеленгатор, антенная система которого состояла из шести пар полуволновых вибраторов, разнесенных между собой по осям прямоугольной системы координат симметрично относительно цен тра. Расстояние между парами антенн L составляло 1.6, 4 и 10, где – длина волны.

© Денисов В. П., Крутиков М. В., Осипов М. В., Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== Аппаратура позволяла одновременно регистрировать сигналы с четырех антенн. После обработки в память ЭВМ записывались мгновенные значения огибающей импульсов на выходе каждой антенны и разностей фаз между сигналами. Более подробно приемная ус тановка, за исключением антенной системы, описана в статье М. Е. Ровкина, М. В. Крути кова, А. А. Мещерякова и др.1.

Высота приемной антенной системы над землей составляла 5.05 м. Антенная систе ма была ориентирована на передатчик. Источником излучения служила РЛС наведения, имеющая следующие тактико-технические характеристики: длина волны 3 см, длитель ность импульса 300 нс, частота повторения импульсов 2 кГц, ширина главного лепестка диаграммы направленности (ДН) антенны по уровню 0.7 составляет 3. РЛС работала в режиме кругового обзора. Высота антенны передатчика над земной поверхностью 3.92 м.

В процессе эксперимента угол места (УМ) оси антенны над горизонтом устанавливался равным 0;

3;

6 или 9. Использовалось излучение с вертикальной поляризацией.

Несмотря на то, что трасса распространения радиоволн была короткой и между прием ным и передающим пунктами имелась прямая оптическая видимость, отражения радиоволн от местности вблизи установки передатчика и от крутого берега реки, на котором был установлен приемный пункт, привели к существенным амплитудным и фазовым искажениям сигналов.

Цифровая регистрация сигналов производилась во временнм окне, начало которого задерживалось на целое число тактов АЦП системы регистрации относительно начала из лучения импульса передатчика с помощью специальной системы синхронизации. Длитель ность такта составляла 12.5 нс. При исследовании искажений сигналов начало окна регист рации принималось за начало отсчета по временнй оси, а время измерялось числом тактов АЦП относительно начала окна. На приведенных далее рисунках N – количество тактов АЦП относительно начала окна регистрации, т. е. временнй интервал равен 12.5 N нс.

На рис.1 и 2 приведены примеры синхронной записи огибающих сигналов с выходов четырех антенн, разнесенных в горизонтальной плоскости. Разнос между средними ан теннами составлял 1.6, а между крайними – 4. На рис. 1 представлены примеры оги бающих принятого импульсного сигнала при облучении главным лепестком ДН пере дающей антенны, на рис. 2 – боковым. Ось ДН в обоих случаях ориентирована под нуле вым УМ. Из графиков видно, что при приеме излучения основного лепестка ДН РЛС сиг U, В U, В 5.7 0. 3.8 0. 1.9 0. 0 25 50 75 N 35 70 105 N Рис. 1 Рис. См. наст. вып. журн., с. 7–12.

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып., … ° U, В, … ° U, В 60 0.6 120 0. 0. 0 0. U – 60 0.2 – 120 0. U 0 –, … ° –, … ° – 180 – 90 0 90 – 180 – 90 0 Рис. 3 Рис. налы приблизительно сохраняют трапециевидную форму и мало изменяются от одного канала к другому. О сигналах бокового излучения этого сказать нельзя: они могут быть сильно искажены и существенно различаться в разных каналах.

На рис. 3 и 4 представлены зависимости амплитуд сигналов на выходе одной из ан тенн U и разности фаз сигналов на выходах разнесенных в горизонтальной плоскости ан тенн от углового положения антенны сканирующего источника в горизонтальной плос кости для различных моментов времени относительно начала импульса (номера такта АЦП): на рис. 3 – для второго такта, на рис. 4 – для семнадцатого. Разнесение приемных ан тенн составляло 10, УМ передающей антенны – 92. Угловое положение передающей ан тенны в горизонтальной плоскости отсчитывалось от направления на приемный пункт.

Зависимость амплитуды сигнала от углового положения антенны передатчика на рис. 3 и 4 представляет собой ДН его антенны, искаженную отражениями радиоволн от подстилающей поверхности. Отражения от различных точек поверхности приходят на приемные антенны с различным временным запаздыванием относительно прямого сигна ла. Поэтому диаграммы на рис. 3 и 4 существенно отличаются друг от друга. Тем не менее каждая из них имеет четкий главный лепесток, а также три правых и три левых узких бо ковых лепестка. Ширина главного и узких боковых лепестков по уровню 0.7 примерно одинакова и составляет 3. Помимо главного и узких боковых лепестков существуют еще два широких боковых лепестка диаграммы, отстоящие от максимума на ±90°. Ширина этих лепестков составляет 36 по уровню 0.7. Наличие подобных лепестков характерно для ДН антенны Кассегрена, примененной в данной РЛС. Как показали измерения, уро вень бокового излучения снижается при уменьшении наклона оси антенны передатчика в горизонтальной плоскости. При УМ оси 9 максимум бокового излучения ниже главного максимума диаграммы примерно на 11 дБ, а при нулевом УМ разница достигает 19 дБ.

Разность фаз в разнесенных приемных антеннах сильно изменялась при сканировании антенны источника излучения. Можно выделить "быстрые" и "медленные" флуктуации раз ности фаз. Под "быстрыми" флуктуациями понимались броски разности фаз в пределах ±, происходящие в пределах двух–трех последовательно принятых импульсов, что соответст вовало повороту передающей антенны на 0.1–0.2 по азимуту. Зависимость величины откло нения разности фаз от угла поворота передающей антенны не выявлена. "Быстрые" флуктуа За начало импульса принималось положение его переднего фронта на уровне шума при наведении пере дающей антенны по азимуту на приемный пункт.

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== ции являлись случайным процессом с нулевым средним значением. "Медленные" флуктуа ции проявлялись на интервале сканирования излучающей антенны пять и более градусов, причем их интенсивность возрастала с увеличением запаздывания от начала импульса.

"Быстрые" флуктуации соответствовали облучению пеленгатора минимумами ДН пе редатчика. Можно считать, что они являлись результатом интерференции прямого и переот раженных сигналов. Незначительное перемещение ДН антенны передатчика приводило к резкому изменению фаз интерферирующих сигналов, причем в разнесенных антеннах эти изменения происходили не одновременно. В результате возникали интерференционные скачки амплитуды сигнала и скачки разности фаз, доходящие до ±. Шумы приемной аппа ратуры на эти флуктуации влияли незначительно, поскольку на исследуемой трассе отноше ние сигнал/шум в интерференционных минимумах было, как правило, достаточно велико.

Можно считать, что "медленные" флуктуации разности фаз также являлись резуль татом интерференции прямой и переотраженных волн, о чем свидетельствовали синхрон ные с ними изменения амплитуды принимаемых сигналов.

Из анализа рис. 3 и 4 можно выделить положения антенны передатчика, характери зующиеся значительным изменением разности фаз. Этот эффект наблюдался, когда пелен гатор облучался дальними боковыми лепестками или задним лепестком ДН антенны пе редатчика. Такой результат объясним: прямой сигнал мал, а отражения от участков мест ности, облучаемых главным лепестком ДН, относительно велики.

На рис. 5–8 приведены зависимости среднего значения U н и СКО огибающей при нятого радиоимпульса, нормированной к ее максимуму, от номера такта АЦП для разных положений антенны передатчика в азимутальной плоскости: на рис. 5 и 6 – для главного ле Uн 0. 0. 0. 0 N N 25 35 45 55 25 35 45 Рис. 5 Рис. Uн 0.6 0. 0.3 0. 0 25 35 45 55 N N 25 35 45 Рис. 7 Рис. ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. пестка ДН излучающей антенны ( ±1.5° относительно направления на приемный пункт);

на рис. 7 и 8 – для дальних боковых и заднего лепестков (160…260 относительно указанного направления). Графики построены для УМ передающей антенны 9.

Из рис. 5 и 7 следует, что принятый импульс имел пологий передний фронт, слабовыра женную вершину и пологий задний фронт. Импульс начинался с 28-го такта. Длительность им пульса, излученного передатчиком, составляла 300 нс (25 тактов АЦП), следовательно, прямой импульс должен заканчиваться на 53-м такте. Однако импульс затягивался на 10…15 тактов в зависимости от положения антенны передатчика. Это говорит о том, что на исследуемой трассе наиболее мощные отраженные сигналы отставали от прямого сигнала на 120…180 нс.

Для дальних боковых и задних лепестков ДН (рис. 7) максимальное значение усред ненной нормированной огибающей меньше единицы. Отсюда следует, что максимальное значение отдельных реализаций огибающей приходилось на разные такты.

При облучении пеленгатора главным лепестком ДН антенны передатчика максимум усредненной огибающей приходился на 37-й – 40-й такты АЦП в зависимости от УМ из лучающей антенны. При облучении задним лепестком ДН максимум смещался на 43-й – 45-й такты. Следовательно, отражения от ровной местности, находящейся за передатчи ком, вносили заметный вклад в искажения принимаемых сигналов.

Зависимости СКО нормированной огибающей (см. рис. 6 и 8) имели два выраженных подъема, приходящихся на фронты принятого импульса. Большая величина СКО огибающей во время переднего фронта обусловлена шумами радиоприемного устройства, а во время зад него фронта – тем, что прямой сигнал закончился и принимался результат интерференции пе реотражений, совокупность которых менялась вследствие сканирования передающей антенны.

В целом из экспериментального материала можно сделать следующие выводы отно сительно флуктуаций огибающей.

При облучении пеленгатора главным лепестком ДН антенны передатчика на трассе прямой видимости в средней части импульса искажения малы. Отношение флуктуаций мгно венного значения огибающей к ее среднему значению не превышало 0.02. Однако в пределах длительности переднего фронта импульса или после его окончания это отношение возрастало до 0.5. По мере отклонения антенны источника излучения от направления на пеленгатор это отношение также возрастало: при облучении пеленгатора задними лепестками ДН антенны передатчика в средней части импульса оно составляло 0.25.

При равновероятной ориентации ДН передающей антенны в пределах 360 усред ненное отношение СКО флуктуаций огибающей к их среднему значению в средней части импульса равнялось 0.25…0.3.

На рис. 9–12 приведены зависимости среднего значения и СКО разности фаз на антеннах, разнесенных в горизонтальной плоскости на 10 : на рис. 9 и 10 – для главно го лепестка ДН излучающей антенны, на рис. 11 и 12 – для дальних боковых и заднего ле пестков. Графики построены для УМ излучающей антенны 03.

Разности фаз измерялись относительно внешнего генератора, антенна которого устанавливалась на оси симметрии антенной системы пеленгатора.

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6======================================, …°, … ° – – – N N 25 35 45 55 25 35 45 Рис. 9 Рис., …°, … ° 10 – N 25 35 45 55 25 35 45 N Рис. 11 Рис. Как видно из рис. 9, среднее значение разности фаз при облучении пеленгатора главным лепестком ДН антенны передатчика мало изменялось на протяжении излучения импульса (28-й – 53-й такты). СКО разности фаз в пределах длительности импульса не превосходило 20 (рис. 10).

При облучении пеленгатора боковыми и задним лепестками ДНА среднее значение разности фаз изменялось на протяжении импульса (рис. 11). Это можно объяснить сменой участков местности, облучаемых главным лепестком ДНА, дающих запаздывающие отра жения. СКО разности фаз имело тенденцию увеличиваться с ростом номера такта, что сви детельствовало о возрастании мощности рассеянных сигналов по отношению к прямому.

Так, на рис. 12 наименьшее СКО, равное 20, приходится на 30-й и 31-й такты, что соответ ствует переднему фронту импульса. За пределами переднего фронта СКО достигало 50.

При равновероятной ориентации ДН передающей антенны в пределах 360 среднее зна чение разности фаз изменялось на 7…15 во время излучения импульса, а СКО разности фаз изменялось на 20…70 за это же время. За пределами импульса фазовые флуктуации возрастали.

На рис. 13 приведена зависимость СКО разности фаз от разноса антенн (базы), … ° УМ пеленгатора L, полученная усреднением за полный оборот сканирующей передающей антенны по азимуту при различных УМ.

Разность фаз измерялась на втором такте АЦП от начала импульса. В пределах наблюдалась тенденция к линейной зави- L симости СКО от базы.

1 4 Рис. ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. В целом по результатам эксперимента можно сделать вывод, что сигналы сканирующе го источника излучения на трассах прямой радиовидимости существенно искажаются, что необходимо учитывать при проектировании разнесенных радиолокационных систем.

V. P. Denisov, M. V. Krutikov, M. V. Osipov Tomsk state university of control systems and radioelectronics Experimental data concerning amplitude and phase distortions of pulse signals received from the open short paths at diversed points Experimental data about envelopes of pulse signals transmitted by the scanning radar with a directed antenna and passed over the open terrestrial path as well as about in-pulse phase shift fluctuations of the signal received by the diversed antennas are given.

Direction diagram, lateral radiating, envelope, phase shift, distortions Статья поступила в редакцию 10 октября 2006 г.

УДК 621.396. Б. П. Дудко, А. А. Мещеряков Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Влияние позиции на формирование бокового излучения диаграммы направленности сканирующей антенны Отражение радиоволн от подстилающей поверхности и местных предметов при водит к образованию в месте приема "кажущейся" диаграммы излучения сканирующей антенны. Представлены экспериментальные материалы, введена классификация пози ций излучающих антенн и определены числовые характеристики "кажущегося" боково го излучения антенн для каждого класса.

Позиция РЛС, диаграмма направленности антенны, боковое излучение, классификация качества позиции и характеристик бокового излучения Большая насыщенность радиодиапазона излучающими средствами требует решения задач электромагнитной совместимости (ЭМС). Это предполагает оценку излучения пере дающей антенны не только в пределах основного лепестка диаграммы ее направленности (ДН), но и в направлениях ближнего и дальнего боковых излучений. Особые расчетные трудности возникают при анализе работы излучающих средств, действующих в режиме секторного или кругового сканирования антенны в горизонтальной плоскости. Типовым примером таких средств являются радиолокационные станции (РЛС) при наличии вблизи позиции РЛС местных отражающих объектов.

В настоящей статье представлены материалы, позволяющие оценить уровень сигна ла бокового излучения сканирующей антенны РЛС УВЧ- и СВЧ-диапазонов в зависимо сти от качества (класса) позиции РЛС.

© Дудко Б. П., Мещеряков А. А., Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== Уровень сигнала на выходе приемной f антенны зависит от произведения ДН (или 0. коэффициентов усиления) передающей и приемной антенн в соответствующем на 0. правлении. Имеющиеся в окрестности РЛС 0. и приемной антенны переотражатели вно- 0. сят дополнительный вклад в уровень при нимаемого сигнала, что может быть истол 0 1 2 Рис. ковано как искажение диаграммы направ ленности (ДН) антенны источника. Прием ненаправленной антенной сигнала РЛС при вращении антенны последней позволяет в таких условиях получить вид искаженной, "ка жущейся" ДН, форма которой зависит от вида собственной ДН антенны РЛС, от располо жения и свойств переотражателей в активной зоне антенн, а также от наличия других ис точников излучения. В дальнейшем в статье под термином "ДН антенны источника" по нимается именно таким способом полученная ее "кажущаяся" ДН, а под боковым ее излу чением – уровень принимаемого сигнала при отвороте оси антенны источника от направ ления на приемник.

Для расчета ДН широкого класса антенн УВЧ- и СВЧ-диапазонов пользуются фор мулой [1] f ( x ) [sin ( x ) x ], (1) где вместо обычного аргумента (углового отклонения точки наблюдения от оси ДН) используется величина x = 2.78 ( 0 ) ( 0 – нормированное угловое рассогласование;

0 – ширина ДН). Вид соответствующей зависимости показан на рис. 1.

Формула (1) достаточно точно описывает ДН в области основного лепестка и первых 2–3 боковых. Реальная ДН в указанной области оказывается искаженной из-за неточности выполнения профиля зеркала, его затенения элементами конструкции, дифракции сигнала на кромке зеркала и других предсказуемых и непредсказуемых факторов. При этом лепест ки меняют свою величину, форму, положение;

провалы между ними частично заполняются.

В области дальнего бокового излучения указанные причины приводят к практически случайному изменению формы, регулярным часто остается лишь задний лепесток.


Для решения задач ЭМС необходима возможность оценки именно бокового излуче ния. Решению этих задач посвящен целый ряд работ, например [2], [3].

В материалах МККР (отчет 391-4) и регламенте радиосвязи [4] для антенн радиоре лейных линий, спутниковых систем связи и тропосферных радиорелейных линий, кото рые расположены на специально подготовленных позициях и работают в определенном направлении (когда влияние местных отражающих объектов незначительно), предлагается аппроксимация ДН G ( ), дБ, зеркальных антенн больших размеров ( ( d 100 ;

d – диаметр зеркала антенны;

– длина волны излучения) следующим образом:

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. G 0.0025 ( d )2, 0 ;

G1, м p ;

м G ( ) = 32 25lg ( ), p 48°;

10, 48° 180°, а для антенн малых размеров ( d 100 ) :

G 0.0025 ( d )2, 0 ;

G1, м 100 d ;

м G ( ) = 52 10 lg ( d ) 25lg ( ), 100 d 48°;

10 10 lg ( d ), 48° 180°, где – коэффициент усиления антенны в направлении главного лепестка;

G G1 = 2 + 15lg ( d ) – коэффициент усиления антенны в направлении первого бокового лепест ка;

м [°] = ( 20 d )( G0 G1 ) ;

р [°] = 15.85 ( d ) 0.5 0..

Если излучающая антенна работает в режиме секторного или кругового сканиро вания и расположена на позиции со многими местными предметами, вид ее ДН подобен представленному на рис. 2. Боковое излучение имеет практически случайный характер, причем изменения уровня сигнала коррелированы в пределах 2…10, а размах изменений превышает 20 дБ. Изложенное с учетом многообразия позиций приемных и передающих средств различного назначения приводит к необходимости статистического описания бо кового излучения при решении задач ЭМС радиоэлектронных средств.

В работах [2], [3] и более ранних [1], [5] для характеристики критерия ЭМС предла гается использовать вероятность P непревышения боковым излучением некоторого поро гового отношения G G0. Экспериментально полученная в [2] связь этих величин пред ставлена на рис. 3 (кривая 1). Как видно из графика, значение P = 0.5 достигается при от носительном уровне бокового излучения G G0 = 50 дБ.

Подобные зависимости, полученные авторами статьи на двух разных (но однотипных) позициях РЛС в трехсантиметровом диапазоне при G0 = 32 дБ, представлены на рис. кривыми 2 и 3. Для этих кривых пороговое значение ( G G0 ) = 40 дБ. Несовпадение P = 0. пороговых значений для кривой 1 из [2] и кривых 2 и 3 может быть объяснено различным типом позиций РЛС.

Другой способ учета в характеристике бокового излучения качества позиции и уг G G0, дБ ла рассогласования описан в [2], где для относительного уровня бокового излучения предлагается выражение – G ( ) exp 2.78 ( 0 ), 0 0 ;

0.0625 ( 0 ), 0.

– µ G Здесь µ – коэффициент, учитываю –, … щий качество позиции.

– 180 – 90 0 Рис. Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== G G0, дБ G G0, дБ – – 2 – – – – 80 –, … 0 0.25 0.50 0.75 P 0 8 16 Рис. 3 Рис. Там же предлагается классификация позиции по значениям коэффициента µ : плохая (много сильно отражающих объектов, поднимающих уровень бокового излучения) при µ = 1…1.2 ;

средняя при µ = 1.3…1.8 и хорошая при µ = 2… 2.5. На рис. 4 приведена заимст вованная из [2] аппроксимирующая зависимость уровня бокового излучения от угла рассо гласования для РЛС сантиметрового диапазона на хорошей позиции (кривая 1), для РЛС де циметрового диапазона на средней позиции (кривая 2) и для РЛС сантиметрового диапазона на хорошей позиции, обусловливающей пониженный уровень бокового излучения (кривая 3).

Указанные способы достаточно хорошо работают в случаях, когда передающая антен на расположена на подготовленной позиции и/или имеет фиксированную ориентацию. Как показывает практика, введенная в [2] классификация не охватывает все многообразие пози ций РЛС. В случае кругового сканирования антенны источника приведенная классификация качества позиции оказывается слишком грубой. Имеющийся в нашем распоряжении боль шой экспериментальный материал позволяет устранить этот недостаток в области плохих позиций, предложив уточненную классификацию за счет добавления 4-го и 5-го классов.

Оценка класса позиции связана со значительными трудностями и может быть выпол нена лишь в единичных случаях. Она предполагает составление точного плана позиции в радиусе 100…500 м с выделением отражающих объектов и грубым определением характе ристик отражения (зависимости коэффициента отражения от угла отворота антенны РЛС).

Более приемлемой является визуальная оценка. При этом в диапазоне радиоволн 2…10 см для характеристик отражающих объектов можно придерживаться следующих определений:

• единичные объекты (1…4);

• небольшое количество объектов (5…10);

• большое количество объектов (более 10);

• отражатели небольших размеров (до 3…5 м для неметаллических объектов и до 1…3 м для железобетонных, стальных и т. п.);

• отражатели больших размеров (более 10 м для неметаллических объектов и более 3 м для металлических).

Для исследования качества позиций использовались радиолокационные станции на земного и морского базирования УВЧ- и СВЧ-диапазонов со сканирующими зеркальными антеннами с усилением 25…40 дБ.

Для оценки характеристики бокового излучения антенн введены следующие число вые характеристики:

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. • µ – коэффициент, учитывающий качест G G0, дБ µ = 2.7;

= 4.9 дБ;

во позиции в соответствии с [2];

G = 20 дБ – • – среднеквадратическое отклонение (СКО) уровня принимаемого сигнала от – аппроксимирующей кривой в пределах – бокового излучения;

– • G – разность между максимальным, … – 80 – 40 0 уровнем сигнала бокового излучения и а G G0, дБ уровнем максимума первого бокового µ = 1.8;

лепестка.

= 6.4 дБ;

G = 18 дБ По результатам обработки получен – ных ДН передающих антенн представляет ся целесообразным разделить все типы по – зиций на пять классов. Соответствующие – классам интервалы указанных параметров, … – 180 – 90 0 представлены в таблице.

б Первый класс – хорошо подготовленная G G0, дБ µ = 1.2;

горизонтальная позиция без участков, способ = 4.3 дБ;

G = 11 дБ ных создавать существенные отраженные – сигналы (хорошая позиция согласно класси фикации в [2]). Второй – подготовленная по – зиция с наличием большого числа малых от ражателей (средняя позиция согласно [2]).

–, … Третий класс – плохо подготовленная позиция – 80 – 40 0 в с равномерным расположением средних от G G0, дБ ражателей (плохая позиция согласно [2]). Чет µ = 0.95;

= 7.2 дБ;

вертый – плохо подготовленная позиция с на G = 5 дБ – личием средних отражателей и малого числа отражателей, дающих большие сигналы. Пя – тый класс – ограниченная в размерах позиция – с наличием небольшого числа отражателей (источников), создающих большие сигналы –, … – 180 – 90 0 (например, некоторые судовые РЛС).

г Примеры типичных ДН, полученных G G0, дБ µ = 1.1;

= 14.2 дБ;

при натурных измерениях, и их аппроксима G = 2 дБ – µ G, Классы Предлага-, дБ позиции По [1] дБ емый – 1-й (хорошая) 2…2.5 2…3 5 18… 2-й (средняя) 1.3…1.8 1.3…1.8 5…7 15… – 3-й (пло хая) 1…1., … 1…1.2 5 9… – 180 – 90 0 д 4-й – 0.5…0.9 7…10 5… Рис. 5 5-й – 0.5…1.1 10…15 Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== ции в области бокового излучения1 приведены на рис. 5: а – для позиций 1-го класса, б – для позиций 2-го класса, в – для позиций 3-го класса, г – для позиций 4-го класса и д – для по зиций 5-го класса. На каждой диаграмме указаны значения параметров µ, и G.

Классы 1-й – 3-й отличаются значениями коэффициента µ и величиной G, а СКО для них остается практически одинаковым. С ухудшением качества позиции коэффициент µ и раз ница уровней G уменьшаются, что соответствует повышению уровня бокового излучения.

Классы 4-й и 5-й имеют примерно одинаковые низкие значения коэффициента µ, однако отли чие состоит в росте СКО и в уменьшении G при переходе к 5-му классу позиций.

Приведенные данные позволяют оценить параметры бокового излучения РЛС для различных классов позиций и характер изменения уровня сигнала в режиме сканирования ее антенны.

Библиографический список 1. Сапгир А. И. К вопросу о вероятностной оценке уровня бокового излучения антенн // Радиотехника.

1971. Т. 26, № 3. С. 36–40.

2. Мельников Ю. П. Воздушная радиотехническая разведка (методы оценки эффективности). М.: Ра диотехника, 2005. 304 с.

3. Дудко Б. П., Мещеряков А. А. Характеристики бокового излучения зеркальных антенн. // Сибирский по ляризационный семинар "СибПол 2004", 7–9 сент. 2004 г., Сургут: Сб. докл. Томск: ТУСУР, 2004. С. 111–116.

4. Регламент радиосвязи Российской Федерации. Вып. 1. М.: Радио и связь, 1999. 340 с.

5. Буренин Н. И., Поповский В. В. Проблемы и методы обеспечения электромагнитной совместимости с помощью антенной техники. Обзор // Антенны: Сб. ст.;

Под ред. А. А. Леманского. М.: Радио и связь, 1990.

С. 107–123. (Вып. 37).

B. P. Dudko, A. A. Mescheryakov Tomsk state university of control systems and radioelectronic Influence of position to forming lateral direction pattern of scanning antenna radiation Radio wave reflections from ground surface and local subjects form "apparent" emission pattern are measured in the receiving point. The experimental materials are presented for categorization of position and some numerical characteristics of "apparent" lateral radiation for each class are defined.

Radar position, antenna pattern, lateral radiating, categorization of position quality and characteristic of lateral radiating Статья поступила в редакцию 10 октября 2006 г.

В зоне примерно ±3° относительно 0°, соответствующей прямому излучению, аппроксимация не проводилась.


======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. УДК 621.396. В. П. Денисов, Е. П. Ворошилин Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Экспериментальная оценка увеличения точности измерения задержки сигнала на трассе распространения за счет многоканального приема Рассмотрены два метода многоканальной обработки, позволяющие повысить точность определения задержки сигнала. Задержка сигнала определялась пороговым методом "на уровне порога обнаружения". Рассмотрены зависимости статистических характеристик задержки от ориентации антенны передатчика относительно направ ления на приемный пункт и отношения "сигнал/шум".

Задержка, момент прихода, отношение "сигнал/шум", многоканальная обработка, пороговый метод, эталонный канал, точность Одним из резервов повышения точности местоопределения источников наземного радиоизлучения является совместное использование разностно-дальномерных и угломер ных измерителей.

Современные пеленгационные устройства имеют, как правило, несколько приемных ка налов, а совокупность антенн такого пеленгатора может рассматриваться как антенная решетка.

Для определения координат источника излучения в разностно-дальномерных системах место определения необходимо в каждом из приемных пунктов измерять время задержки сигнала в единой шкале времени. Для повышения точности разностно-дальномерных измерений возни кает задача наиболее полного использования информации от каждого из приемных каналов.

Рассмотрим два основных способа повышения точности оценки временнго запаз дывания сигнала при многоканальном приеме:

• улучшение отношения мощности сигнала к мощности внутреннего шума приемных устройств за счет объединения каналов;

• формирование с помощью антенной решетки направленной диаграммы приема, ориенти рованной главным максимумом на источник сигнала, что позволяет уменьшить влияние переотражений радиоволн от местности и местных предметов на трассе распространения.

Тогда задача повышения точности решается следующим образом.

Принимаемые каждой антенной сигналы оцифровываются с малым временным дискре том, значения их амплитуд и фазовых сдвигов относительно стабильного опорного гетеродина заносятся в память вычислительного устройства. Пространственная селекция источника сигна ла выполняется в процессе обработки внесенных в память ЭВМ данных программным путем.

Пусть антенная система пеленгатора содержит N приемных антенн A0, А1,..., АN 1, образующих линейную решетку (в рассматриваемом далее эксперименте N = 4 1).

См. наст. вып. журн., с. 7–12.

© Денисов В. П., Ворошилин Е. П., Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== На выходе i-й антенны имеем сигналы si ( t ) = Ai ( t ) cos ( 0t + i ) = Ai ( t ) cos i cos 0t + Ai ( t ) sin i sin 0t, поступающие на квадратурные разделители, с выходов которых считываются амплитуды квадратурных составляющих относительно опорного гетеродина:

Ii ( t ) = Ai ( t ) cos ( i о г ) и Qi ( t ) = Ai ( t ) sin ( i о г ), (1) где о г – начальная фаза сигнала единого для всех каналов опорного гетеродина.

Соотношения (1) записаны в предположении, что в квадратурных расщепителях от сутствуют амплитудные искажения, коэффициент передачи равен единице, а частота опорного гетеродина точно равна частоте сигнала.

Квадратурные составляющие I i ( t ), Qi ( t ) поступают на быстродействующие АЦП, где преобразуются в цифровые коды, передаваемые на вычислительное устройство обра ботки данных.

Для формирования в азимутальной плоскости диаграммы направленности, ориенти рованной под углом относительно нормали к антенной решетке, в цепи антенн вводятся фазовые сдвиги фi = 2 ( xi ) sin, где xi – координата i-й антенны относительно цен тра решетки. В i-й антенне квадратурные составляющие сигнала, смещенного на фi по фазе, в момент n-го отсчета определяются по формулам:

{} {} {} Ai ( n ) cos ( i о г фi ) = Ai ( n ) cos ( i о г ) cos фi + Ai ( n ) sin ( i о г ) sin фi = {} sin sin cos = Ii ( n ) cos фi + Q ( n ) sin.

фi i Фаза сигнала в i-м канале и n-м временнм дискрете с учетом дополнительного фа зового сдвига фi определяется выражением Qi ( n ) cos фi Ii ( n ) sin фi рi ( n ) = i о г фi = arctg Ii ( n ) cos фi + Qi ( n ) cos фi. (2) Разность фаз между сигналами в i-м и j-м каналах на основании (2) имеет вид pi ( n ) pj ( n ) = i о г фi j + о г + фj = i j ( 2 ) ( xi x j ) sin.

Амплитуда суммарного сигнала на выходе антенной решетки в момент n-го отсчета:

N 1 N Qi ( n ) cos фi Ii ( n ) sin фi U (n) = Ii n cos фi + Qi n sin фi + () () 2.

i =0 i = Устанавливая фазовые сдвиги, соответствующие направлению главного лепестка диаграммы направленности решетки на источник сигнала, получим на ее выходе сигнал, наименее искаженный отражениями от местности и местных предметов. Направление на источник сигнала определяется по совокупности измерений разности фаз [см. лит.].

Как было отмечено, повышение точности возможно за счет увеличения отношения мощности прямого сигнала к мощности собственных шумов приемников, а также отно шения мощности прямого сигнала к суммарной мощности отраженных сигналов, что на ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. прямую зависит от структуры схемы обработки сигналов. Этого можно добиться объеди нением каналов, в частности суммированием сигналов в них.

Очевидно, что наилучших результатов можно добиться при синфазном суммировании полезных сигналов с выходов элементов антенной решетки. Если шумы в каждом из каналов антенной системы взаимно независимы, при синфазном суммировании сигналов (ССС) от ношение 2E N 0 ( E – энергия сигнала за время измерения;

N 0 – спектральная плотность мощности шума) увеличивается в N раз. Во столько же раз уменьшается дисперсия оценки временнго запаздывания радиоимпульса, обусловленная влиянием шумов. Это утвержде ние справедливо для дисперсии оценки оценки временнго запаздывания сигнального ра диоимпульса со случайной начальной фазой, принимаемого на фоне нормального "белого" шума. На основании неравенства Рао–Крамера эта дисперсия определяется формулой 2 = ( 2E N 0 ) fск, где f ск – среднеквадратическая ширина спектра сигнала.

Другим возможным вариантом объединения каналов является последетекторное сумми рование сигналов (ПСС). Алгоритм ПСС определяется выражением U ( n ) = U i ( n ), где N i = U ( n ) – результат последетекторного суммирования;

U i ( n ) – амплитуда сигнала в i-м канале.

С точки зрения энергетических соотношений метод ПСС подобен методу последе текторного накопления пачки из N радиоимпульсов в одноканальных РЛС. Эффектив ность этого метода зависит от отношения "сигнал/шум" (ОСШ) на входах детекторов и количества каналов, участвующих в суммировании.

При многоканальном приеме для экспериментальной оценки точности измерений задержки использовались математическое ожидание (МО) и среднеквадратическое откло нение (СКО) оценок времени запаздывания принятого сигнала tпр по отношению к излу чаемым импульсам.

Для обработки экспериментальных данных с целью определения временнго запаз дывания сигнала использовался эвристический пороговый метод оценки tпр на "уровне порога обнаружения". Алгоритм вычисления оценки tпр описывается условием s ( i ) p s ( i + 1) p … s ( i + N окн ) p, (3) где s ( i ), s ( i + 1), …, s ( i + N ) – отсчеты сигнала в пределах окна анализа;

p – пороговый уровень;

i – моменты времени фиксации сигнала;

N окн – длительность окна анализа2.

Если в некий момент времени i условие (3) выполнялось, за оценку временнго за паздывания сигнала принималась величина i. В противном случае значение i увеличива лось на единицу и условие проверялось заново. Точность определения tпр пороговым ме тодом зависит от ОСШ и формы импульса.

i и N окн измерялись числом тактов аналого-цифровых преобразователей.

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== Квадратурные составляющие сигналов с выхода каждой из четырех антенн измери тельной установки записывались в память сериями по 5500 кадров. Каждый кадр состоял из 512 отсчетов, следующих через 11.11 нс. Оценка временнго запаздывания сигнала вы числялась в пределах каждого кадра серии и отсчитывалась относительно начала кадра, привязанного к моменту излучения.

Для определения tпр практический интерес представляли сигналы:

• на выходе каналов 1…4 (обозначенные далее как К1, К2, К3, К4);

• на выходе ПСС для двух и четырех каналов (2 НК и 4 НК);

• на выходе ССС для двух и четырех каналов (2 К и 4 К).

На рис. 1 представлены примеры зависимостей оценки временнго запаздывания сигнала (рис. 1, а) и ОСШ (рис. 1, б) от угла отворота антенны передатчика (АП) от на правления на приемный пункт. Приведенные примеры соответствуют каналу с наилучшим ( ) ОСШ, определенным как ОСШ = 10 log Aс+ш ш 1, где Aс+ш – усредненная ампли 2 туда принятой смеси сигнала и шума;

ш – СКО шума.

В некоторых кадрах условие (3) не выполнялось ни в одном из четырех каналов об наружения. Это приводило к пропуску импульса и неверному определению временнго запаздывания сигнала (см. рис. 1 при углах отворота АП, близких к 180° ). Из рис. 1 сле дует, что при малых ОСШ ошибка оценки временнго запаздывания может превышать 100 нс. Точность оценки временнго запаздывания сигнала можно повысить за счет уве личения ОСШ при многоканальной обработке.

Для построения экспериментальных зависимостей статистических характеристик tпр от ОСШ в каждом кадре сеанса вычислялись tпр и соответствующее ей ОСШ. Диапазон возможных значений ОСШ был разбит на интервалы шириной 2 дБ. Для оценок временнго запаздывания, попадающих в каждый из интервалов, вычислялись МО и СКО. Зависимости МО и СКО оценок от ОСШ приведены на рис. 2. Из этого рисунка следует ряд выводов.

1. При изменении ОСШ 20…50 дБ наблюдалось смещение оценки временнго за паздывания сигнала на значение 30…40 нс относительно значения, принятого за истин ное, что соответствует длительности фронта сигнала. С увеличением ОСШ ошибка оцен ОСШ, дБ tпр, нс 250, … °, … ° – 270 – 180 – 90 0 – 270 – 180 – 90 а б Рис. ======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. МО tз, нс СКО tз, нс К1 К 2 НК 2 НК 4 НК 4 НК 2К 2К 4К 4К 0 50 ОСШ, дБ 50 ОСШ, дБ 10 20 30 40 10 20 30 а б Рис. ки временнго запаздывания сигнала уменьшается, поскольку превышение порога проис ходит ближе к началу импульса, т. е. к истинному tпр.

2. Точность оценки временнго запаздывания сигнала, полученной методом ПСС, уступает точности оценки методом ССС при ОСШ 20 дБ.

3. Применение метода ССС для двух и для четырех каналов приводит к улучшению статистических характеристик tз во всем диапазоне ОСШ.

4. Применение многоканальной обработки при ОСШ 20…60 дБ улучшает статисти ческие характеристики МО и СКО оценки временного запаздывания сигнала на 1…5 нс по сравнению с аналогичными характеристиками, вычисленными для сигнала на выходе ка нала с наилучшим ОСШ.

Уровни собственных шумов в приемных каналах экспериментальной аппаратуры су щественно различались. Для оценки выигрыша в точности за счет многоканального приема по результатам обработки оценок временнго запаздывания сигнала за полный сеанс изме рений проводился выбор лучшего среди каналов. Результаты обработки приведены в табл. 1.

На основании табл. 1 по совокупности параметров наилучшим был выбран канал К2, обладающий наименьшими аппаратурными задержками tз = tпр tпр ( tпр – истинное значение времени приема сигнала) по сравнению с другими каналами (см. МО tз ). При этом он незначительно уступал К1 по ОСШ. Статистические характеристики tз и ОСШ для выбранного канала и при многоканальной обработке приведены в табл. 2.

Из нее следует, что как синфазное суммирование квадратур, так и последетекторное суммирование приводят к увеличению ОСШ приблизительно на 3 дБ для двух каналов и на 6 дБ для четырех каналов. При этом МО ошибки оценки временнго запаздывания при мно гоканальной обработке близки к МО в эталонном канале, а СКО – существенно меньше.

Таблица 1 Таблица Канал Канал Параметр Параметр К1 К2 К3 К4 К2 2 НК 2 К 4 НК 4К МО tз, нс МО tз, нс 16.916 10.918 12.697 21.233 10.918 11.549 11.638 10.867 9. СКО tз, нс СКО tз, нс 17.248 14.832 15.254 13.964 13. 16.868 17.248 16.803 22. МО ОСШ, дБ МО ОСШ, дБ 34.207 37.882 37.778 39.985 40. 35.509 34.207 33.484 32. Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== Таблица Лепесток Канал Параметр ДН К1 К2 К3 К4 2 НК 2К 4 НК 4 Кr Левый МО, нс 8.959 2.9937 4.413 10.423 4.3686 4.9008 3.8364 3. боковой СКО, нс 6.4058 6.3361 6.5154 6.0665 6.2362 6.5448 6.0294 6. МО, нс Главный 7.8502 1.8849 3.5259 9.0698 3.3042 3.7255 3.1933 1. СКО, нс 6.9536 6.0969 7.071 6.9044 6.3761 6.5476 6.057 6. Правый МО, нс 9.7795 3.9473 4.9895 11.687 5.1226 5.2113 4.6347 4. боковой СКО, нс 6.7179 6.7535 7.2335 7.2454 6.411 6.4164 6.4746 6. МО, нс Задний 43.333 38.753 39.751 54.909 36.413 36.159 33.375 30. СКО, нс 28.742 32.776 26.327 34.93 26.138 28.917 23.085 21. МО и СКО ошибки оценки временнго запаздывания сигнала при облучении прием ной позиции главным, левым боковым, правым боковым и задним лепестками ДН АП приведены в табл. 3. Из нее следует:

• что использование методов многоканальной обработки в главном и боковых лепестках позволило получить оценку tз, близкую к эталонной по МО и лучшую в среднеквад ратическом смысле;

• при многоканальной обработке сигнала, излученного задним лепестком ДН антенны излучателя, наблюдалось уменьшение количества пропущенных сигналов за счет обще го увеличения ОСШ. В результате улучшились статистические характеристики tз.

Подтверждением этому является табл. 4, содержащая информацию об ОСШ для каждо го лепестка ДН и для всех измерительных каналов.

Из табл. 4 следует, что ОСШ при многоканальной обработке возрастает в соответст вии с увеличением числа каналов для всех положений ДН антенны излучателя.

Таблица Канал Лепесток ДН Параметр К1 К2 К3 К4 2 НК 2К 4 НК 4К Левый боковой 42.62 40.82 40.56 41.72 44.76 44.78 47.31 48. Главный ОСШ, дБ 44.72 43.6 42.65 43.66 47.17 46.71 49.62 50. Правый боковой 39.97 38.43 37.76 37.25 42.34 42.28 44.45 44. Задний 21.74 20.82 19.71 17.21 24.26 24.09 26.07 25. Из приведенных данных можно сделать вывод, что использование многоканальной обработки приводит к улучшению точности оценки временнго запаздывания сигнала, ко торая зависит от числа каналов N и алгоритма обработки. В условиях эксперимента при N = 4, дискретной обработке с тактом 11.11 нс и неидентичных приемных каналах выиг рыш в СКО по сравнению с наилучшим каналом составил 3…5 нс как при синфазном сум мировании сигналов, так и при последетекторном суммировании сигналов. Можно ожидать, что выигрыш возрастет, если приемные каналы будут статистически идентичными.

Библиографический список Денисов В. П., Дубинин Д. В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск: Изд-во ТУСУР, 2002. 251 с.

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. V. P. Denisov, Е. P.Voroshilin Tomsk state university of control systems and radioelectronic Experimental estimate of radio path delay accuracy under multichannel processing Two methods of the multichannel processing are considered. These methods allow to raise accuracy of definition signal delay. The delay of a signal was defined by a threshold method. Have been consider statistics of delay in depend of orientation antenna transceiver relatively direction to receiver position also signal to noise ratio.

Delay, arrival time, signal/noise ratio, multichannel processing, threshold method, reference channel, accuracy Статья поступила в редакцию 10 октября 2006 г.

УДК 621.371. В. Ю. Лебедев Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Статистические характеристики искажений сигналов при приеме бокового излучения наземных радиоимпульсных источников Приведены результаты экспериментальных исследований искажений импульсных сигналов при приеме бокового излучения узконаправленного источника радиоизлучения на приземной трассе, проходящей по слабопересеченной лесистой местности.

Многолучевое распространение, импульсный сигнал, диаграмма направленности, боковое излучение, искажения огибающей сигнала, пространственная корреляция Основной причиной искажений сигналов при распространении на приземных трас сах является наличие нескольких путей распространения с различными временными за держками. Известно большое количество работ (см., например, [1]–[4]), в которых прово дились теоретические и экспериментальные исследования характеристик сигналов на трассах с многолучевым распространением. Область применения подавляющего боль шинства этих материалов касается качества работы систем связи, отличительным призна ком которых являются ненаправленные или ориентированные друг на друга антенны ис точника излучения и приемника. В то же время особенности многолучевого распростра нения сигналов при произвольной ориентации узконаправленных излучающей и прием ной антенн изучены мало.

Многолучевость распространения радиоволн формируется вследствие их рассеяния на неоднородностях тропосферы и неровностях подстилающей поверхности, к которым относятся элементы рельефа, растительность и искусственные сооружения. Влияние под стилающей поверхности проявляется в основном в виде зеркальных или диффузных от ражений от протяженных участков поверхности. Если при приеме или передаче исполь зуются узконаправленные антенны, то они выполняют пространственную фильтрацию, © Лебедев В. Ю., Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2006. Вып. 6====================================== усиливая сигналы от одних неоднородностей и ослабляя другие включая и прямой сигнал источника излучения. При отсутствии соосной ориентированности передающей и прием ной антенн искажения принимаемого сигнала, как показывает практика, существенны.

Для описания многолучевой структуры радиосигнала часто используется феномено логическая модель с конечным числом рассеивателей [5], представляющая собой интер ференционную сумму парциальных сигналов от каждого из них:

u ( t ) = ak ck u0 ( t k ) ei 0 k, (1) k где k – номер рассеивателя ( k = 0 соответствует прямому сигналу);

ak – амплитудно-фа зовый множитель, зависящий от расстояний от концов трассы до k-го рассеивателя, а так же от коэффициентов усиления излучающей и приемной антенн в направлении на данный рассеиватель;

ck – комплексный коэффициент отражения k-го рассеивателя;

u0 ( t ) – ком плексная огибающая излученного сигнала;

0 – несущая частота;

k – задержка распро странения сигнала, отраженного от k-го рассеивателя.

Однако для расчетов данная модель непригодна, так как крайне затруднительно вы явить на подстилающей поверхности все рассеиватели, вносящие существенный вклад в выражение (1). Если такие рассеиватели и будут выявлены, расчет соответствующих ко эффициентов отражения оказывается очень сложной задачей. Не удается использовать и статистический подход при расчете характеристик сигналов на основе этой модели в силу статистической неоднородности приземных трасс.

Цель настоящей статьи – описать методику и привести результаты эксперименталь ного определения характеристик искажений принимаемых сигналов наземного источника радиоизлучения с остронаправленной случайно ориентированной в азимутальной плоско сти антенной на нескольких разнотипных трассах.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.