ЦИФРОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АНОМАЛЬНО БОЛЬШИХ ОШИБОК ПЕЛЕНГОВАНИЯ СКАНИРУЮЩЕЙ НАЗЕМНОЙ РЛС Докладчик: аспирант каф. РТС, Аникин А.С. Руководитель: профессор каф. РТС, Денисов В.П. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) НИИ Радиотехнических систем 2012 г.

Цель: Выяснить условия возникновения аномальных бросков разности фаз на разнесённых антеннах путём цифрового моделирования процессов распространения радиоволн на наземных трассах. 2

Антенны ИРИ и пеленгатора Антенная система пеленгатора при экспериментальных измерениях на трассе протяжённостью 16 км 3 РЛС на позиции при проведении измерений Антенная система пеленгатора при экспериментальных измерениях на трассе протяжённостью 1 км

Результаты экспериментальных измерений 4 Характерные зависимости амплитуды сигнала на выходах антенн пеленгатора и разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ Закрытая трасса протяжённостью 16 км, база 6 λ

Результаты экспериментальных измерений 5 Характерные зависимости амплитуды сигнала на выходах антенн пеленгатора и разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ Открытая трасса протяжённостью 1 км, база 10 λ

6 Основные закономерности в полученных экспериментальных данных 1)Минимумы зависимости уровня принимаемого сигнала от углового положения антенны ИРИ «заплывают», причём тем сильней, чем ближе боковой лепесток к основному. 2)В окрестностях максимумов основного и боковых лепестков «кажущейся» ДНА ИРИ наблюдается приблизительно линейное изменение разности фаз в функции от угла отворота антенны ИРИ по отношению к пеленгатору. 3)Измеряемые разности фаз флуктуируют вокруг среднего значения, которое остаётся постоянным в секторе сканирования антенны ИРИ, где отношение сигнал/шум достаточно велико для проведения измерений. 4)В минимумах «кажущейся» ДНА ИРИ наблюдаются броски разности фаз вверх и вниз, величина которых может достигать π.

7 Возможные причины погрешностей пеленгования 1)Отражение радиоволн от отдельных крупномасштабных объектов, таких каких как склоны холмов, границы лесных массивов и кустарников и т.д. 2)Рассеяние радиоволн шероховатой подстилающей поверхностью в области нескольких первых зон Френеля вокруг точки зеркального отражения. 3)Дифракция радиоволн на статистически неровном укрывающем гребне, который может быть по разному ориентирован по отношению к линии «передатчик-приёмник».

Геометрические соотношения на трассе распространения 8 Модель трассы распространения радиоволн: «блестящие области», рассеивающие сигнал, заменяются «блестящими точками» с круговой диаграммой переизлучения

Модель сигнала на выходе антенны пеленгатора Сигнал представляет сумму прямого сигнала и сигналов, отражённых от подстилающей поверхности: 9 Огибающая входного сигнала:Начальная фаза входного сигнала: Разность фаз: (1) (2)

Условия моделирования Аппроксимация диаграммы направленности антенны ИРИ: 10 Геометрические соотношения в моделировании

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при незначительном уровне сигналов отражений: 11 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 12 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала существенен в сравнении с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 1 о на расстоянии D 0 =0,5D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 13 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 0,38 о на расстоянии D 0 =0,3D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 14 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 1,398 о на расстоянии D 0 =0,5D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, начальных фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 15 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость начальных фаз сигналов антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 1,398 о на расстоянии D 0 =0,5D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 16 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 0,53 о на расстоянии D 0 =0,5D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, начальных фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии одного существенного отражателя: 17 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость начальных фаз сигналов антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатель расположен под углом 0,53 о на расстоянии D 0 =0,5D.

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при наличии двух существенных отражателей: 18 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Уровень переотражённого сигнала пренебрежимо мал по сравнению с уровнем прямого сигнала. Протяжённость трассы 1064 м. Ширина ДНА ИРИ 2 о, λ = 0,03 м, база 10λ. Переизлучатели расположены под углами 1 о и 0,79 о на расстояниях D 0 =0,5D от ИРИ.

Условия моделирования Геометрические соотношения на трассе распространения радиоволн: 19

Результаты моделирования Расчётные зависимости амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора, разности фаз между ними от углового положения антенны ИРИ при незначительном уровне сигналов отражений: 20 Амплитуды результирующего сигнала на выходах антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ Зависимость разности фаз между сигналами антенн пеленгатора от углового положения антенны ИРИ

Выводы 1.На трассе распространения радиоволн без переизлучателей в процессе сканирования направленной антенны ИРИ наблюдаются однополярные броски разностей фаз на разнесённые антенны. Они обусловлены скачком фазовой диаграммы направленности ИРИ. 2.Двухполярные броски имеют место вследствие интерференции прямого сигнала, и сигнала отражённого от подстилающей поверхности или иных элементов рельефа при нахождении приёмных антенн пеленгатора в области минимума направленной антенны ИРИ. 3.Условия, приводящие к скачкам разностей фаз, могут вызывать существенные искажения «кажущейся» ДНА ИРИ («заплывание» нулей, развал главного максимума и т.д.) имеющие место на практике. 21

Спасибо за внимание ! 22