Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, МАШИНОСТРОЕНИЕ

Исследование методов модуляционной поляриметрии в бортовых одноканальных радиомаячных навигационных системах для определения пеленга и крена подвижного объекта

gemsconslebria1971 2150 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 86 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 11.12.2018
Цель работы. Целью настоящей работы является теоретическое исследование возможности использования методов и техники модуляционной поляриметрии на основе использования поляризационного модулятора в виде вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины для оценки пеленга и крена ПО по ортогонально поляризованным сигналам радиомаяка и разработка путей их технической реализации в бортовых СВЧ одноканальных радиомаячных системах навигации.
Введение

Актуальность темы. В современных угломерных радиомаячных системах (РМС) в практической навигации для определения навигационных элементов, характеризующих перемещение центра масс подвижного объекта (ПО) (дальность, скорость, угловое положение или пеленг на радиомаяк) традиционно используются амплитудные, фазовые, частотные или временные методы измерений. Такая классификация методов обусловлена тем, что навигационная информация о ПО содержится соответственно в амплитудных, фазовых, частотных, или временных характеристиках сигналов, излучаемых радиомаяком из точки (или точек) с известными координатами. При этом пеленг на радиомаяк определяется бортовым приемным оборудованием ПО содержащем бортовую ненаправленную или слабонаправленную приемную антенну, принимающую сигналы радиомаяка с направленным излучением. Поляризационные же характеристики излучаемых радиомаяком сигналов, как “носитель” навигационной информации при измерении навигационных элементов ПО в практической навигации не используется. Для измерения навигационных элементов, определяющих перемещение ПО относительно его центра масс в горизонтальной плоскости (крен, тангаж) используются технически сложные и дорогостоящие гироскопические средства навигации. Последним свойственно накапливание ошибок измерения с течением времени. Одним из перспективных путей развития бортового навигационного оборудования является разработка комплексных навигационных систем, совмещающих, на основе использования поляризационных характеристик сигналов радиомаяка, работу как радиотехнических так и инерциальных систем, измеряющих одни и те же навигационные элементы. При это определяющим фактором, для успешного развития бортового навигационного оборудования, является правильный выбор поляризационной структуры излучаемых радиомаяком сигналов, а также правильный выбор методов и средств их поляризационной обработки на борту ПО с точки зрения полноты измерений навигационных элементов, а также простоты и надежности их измерений. Состояние вопроса. Исследования последних лет, проведенные в ТУСУРе на кафедре РТС под руководством доцента Гулько В.Л., посвященные проблемам разработки методов и средств измерения пеленга и крена ПО с привлечением векторных свойств сигналов радиомаяка, показывают, что наиболее пригодным с точки зрения простоты технической реализации и полноты измерений, являются модуляционные методы и средства измерений навигационных элементов ПО. Последние основаны на использовании поляризационного модулятора, установленного в СВЧ тракт бортовой приемной антенны для приема сигналов радиомаяка с последующим спектральным анализом принятых сигналов на выходе приемника. При этом определяющим фактором здесь является правильный выбор типа поляризационного модулятора и установление связи параметров спектральных составляющих на частотах кратных частоте поляризационной модуляции выходного сигнала приемника с навигационными элементами ПО. Отличительной особенностью модуляционных средств измерения навигационных элементов является их СВЧ одноканальность, что определяет их практическое использование на борту ПО, где габариты и вес приобретают первостепенное значение. Однако сдерживающим фактором в практическом использовании методов и средств модуляционной поляриметрии для оценки навигационных элементов ПО является не только правильный выбор поляризационной структуры излучаемых радиомаяком сигналов, но и правильный выбор типа поляризационного модулятора, использование которого бы дало возможность с одной стороны обеспечить максимальную полноту измерений навигационных элементов, а с другой стороны при поляризационно-модуляционной обработке принятых сигналов обеспечить ясную физическую интерпретацию связи параметров спектральных составляющих входного сигнала приемника с навигационными элементами ПО. Таким образом анализ состояния и перспектив развития направления исследования, связанного с использованием векторных свойств сигналов радиомаяка, показывает, что в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема в правильном выборе поляризационной структуры излучаемых радиомаяком сигналов, а также в правильном выборе типа поляризационного модулятора при реализации методов и техники поляризационно-модуляционной обработки принятых на борту ПО сигналов. Актуальность проблемы обусловлена также потребностью практики в расширении функциональных возможностей бортового навигационного оборудования при решении задач обеспечения безопасности судовождения.
Содержание

Введение 10 1. Аналитический обзор. 12 1.1 Использование векторных свойств сигналов радиомаяка в бортовых СВЧ двухканальных радиомаячных системах навигации для определения пеленга и крена. 12 1.2 Использование векторных свойств сигналов радиомаяка в бортовых СВЧ одноканальных радиомаячных системах навигации для определения пеленга и крена. 15 1.3 Выводы и постановка задачи. 19 2 Исследование поляризационно-модуляционного метода определения пеленга и крена подвижного объекта для поляризационного модулятора выполненного на основе вращающейся четвертьволновой ?4 фазовой пластины. 21 2.1 Поляризационно-модуляционный метод измерения пеленга подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально поляризованные по кругу волны. 21 2.2 Поляризационно-модуляционный метод измерение угла крена подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально поляризованные по кругу волны. 29 2.3 Поляризационно-модуляционный метод измерение пеленга подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально линейно поляризованные волны. 31 2.4 Поляризационно-модуляционный метод измерение угла крена подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально линейно поляризованные волны. 36 2.5 Поляризационно-модуляционный метод измерение пеленга подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально эллиптические волны. 39 2.6 Исследование потенциальной точности измерения пеленга. 43 2.7 Разработка функциональных схемы поляризационно-модуляционной радиомаячной угломерной системы. 45 2.8 Пути технической реализации методов модуляционной поляриметрии на базе самолетной РЛС “Гроза-26” 47 2.9 Конструктивное выполнение радиомаяка, излучающего из двух пространственно разнесенных точек ортогонально линейно поляризованные сигналы с вертикальной и горизонтальной поляризацией. 49 2.10Конструктивное выполнение радиомаяка, излучающего из двух пространственно разнесенных точек ортогонально поляризованных по кругу сигналов. 50 2.11Научная новизна и практическая значимость. 52 3Разработка вопросов по охране труда и безопасности жизнедеятельности 53 3.1Охрана труда на производстве 53 3.2Анализ опасных и вредных производственных факторов 57 3.3Анализ опасных и вредных производственных факторов 58 3.3 Требования безопасности к рабочему месту 59 3.3.1 Требования к организации рабочего места пользователя ПК 60 3.3.2 Требования к ПК и помещениям для организации рабочего места, оборудованного ПК 62 3.3.3 Требования к микроклимату на рабочих
Список литературы

1. Дымова, А.Д. и др. Радиотехнические системы / А.Д. Дымова, М.Е. Альбац – М.: Советское радио, 1975. – 440 с.: ил. 2. Справочник по радиолокации/: пер. с англ. М.И. Скольник– М.: советское радио, 1978.– 376с. 3. Пестряков, В.Б. и др. Радиотехнические системы / В.Б. Пестряков, В.Д. Кузенков. – М.: Радио и связь, 1985 – 376с.:ил 4. Ярлыков, М.С. Статистическая теория радионавигации / М.С. Ярлыков – М.: Радио и связь. 1985 – 344с. 5. Дулевич, В.Е. Теоретические основы радиолокации / В.Е. Дулевич – М.: Советское радио, 1978. – 608 с.: ил. 6. Пельпор, Д.С. и др. Гироскопические системы / Д.С. Пельпор, В.В. Ягодкин – М.: Высшая школа, 1977.– 216с. 7. Канарейкин, Д.Б. и др. Морская поляриметрия / Д.Б. Канарейкин, В.А. Потехин, Н.Ф. Шишкин – Л.: Судостроение. 1968. – 326с. 8. Пат. 1251003 СССР, МПК G019 S3/02. Способ определения пеленга подвижного объекта / Н.Н. Бадулин, В.Л. Гулько. – №3848713 /24-09;заявл. 29.01.85; опубл. 15.08.86. 9. Пат. 1355955 СССР, МПК G019 S3/02. Навигационная система для измерения пеленга подвижного объекта / Н.Н. Бадулин, В.Л. Гулько. – №3985978 /заявл. 09.12.85. 10. Пат. 2507530 РФ, МПК G01 S3/02. Радионавигационная система для измерения пеленга подвижного объекта / В.Л. Гулько(РФ). - № 2012130403 / 07;заявл. 17.07.12; опубл. 20.02.14, Бюл. №5. 11. Пат. 2507529 РФ, МПК G01 S3/02. Радионавигационная система для измерения пеленга подвижного объекта / В.Л. Гулько(РФ). - № 201230768 / 07;заявл. 18.07.12; опубл. 20.02.13. 12. Пат. 2475863 РФ, МПК G01 S3/02. Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации / В.Л. Гулько(РФ). / 07;заявл. 04.08.11; опубл. 20.02.13. 13. Пат. 2516697 РФ, МПК G01 S3/02. Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации / В.Л. Гулько(РФ). / 07;заявл. 06.08.12; опубл. 25.03.14. 14. Гулько, В.Л. и др. Поляризационные методы измерения угла крена подвижного объекта в радиомаячных системах навигации / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Изв. Вузов “Физика”, 2016. – Т.59. №2 – С. 81-86. 15. Пат. 2521435 РФ, МПК G01 S3/02. Поляризационно-фазовый способ измерения угла крена подвижного объекта и радионавигационная система для его реализации / В.Л. Гулько(РФ). - № 2013101195 / 07;заявл. 10.01.13. 16. Гулько, В.Л. и др. Поляризационный метод определения пеленга и угла крена подвижного объекта в СВЧ двухканальных радиомаячных системах навигации / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Изв. Вузов “Физика”, 2017. – Т.60. №6 – С. 44-49. 17. Гулько, В.Л. и др. Использование ортогонально линейно поляризованных сигналов в бортовых СВЧ двухканальных радиомаячных системах навигации / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Доклады ТУСУРа, 2017. – Том 20. №1 – С. 14-17. 18. Канарейкин, Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов / Д.Б. Канарейкин, Н.Ф. Павлов, В.А. Потехин – М.: Советское радио, 1966.– 440с. 19. Богородский, В.В. и др. Поляризация рассеяного и собственного радиоизлучения земных покровов / В.В. Богородский, Д.Б. Канарейкин, А.И. козлов – Л.: Гидрометеоиздат, 1981.– 280с. 20. Татаринов, В.Н. и др. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования / В.Н. Татаринов, С.В. Татаринов, Л.П. Лигтхарт – Томск: Изд. Томского университета, 2012. – 380 с.: ил. 21. Гулько, В.Л. и др. Поляризационно-модуляционный метод измерения пеленга подвижного объекта с помощью угломерных радиомаячных систем / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Доклады ТУСУРа, 2015. – Том 18. №2 – С. 5-9. 22. Гулько, В.Л. и др. Поляризационно-модуляционный метод измерения пеленга и угла крена подвижного объекта с использованием радиомаяка / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Доклады ТУСУРа, 2016. – Том 19. №1 – С. 5-8. 23. Гулько, В.Л. и др. Поляризационно-модуляционный метод определения пеленга подвижного объекта по ортогонально эллиптически поляризованным сигналам радиомаяка / В.Л. Гулько, А.А. Мещеряков – Томск.: Изв. Вузов “Физика”, 2017. – Т60. №1 – С. 63-68.
Отрывок из работы

Аналитический обзор. В первой главе приведен аналитический обзор научно-технической литературы в области использования векторных свойств сигналов радиомаяка для решения навигационных задач. Анализируется доступный уровень исследований в направлении использования ортогонально поляризованных сигналов радиомаяка для бортовых СВЧ двухканальных и одноканальных радиомаячных систем навигации для определения пеленга и крена ПО. По результатам анализа формируются задачи исследований. Использование векторных свойств сигналов радиомаяка в бортовых СВЧ двухканальных радиомаячных системах навигации для определения пеленга и крена. В работах [1-5] рассматриваются угломерные радиомаячные системы (РМС) в которых пеленг на радиомаяк измеряется бортовым приемным устройством ПО, бортовая антенная система которого не направлена или слабо направлена и принимает сигналы радиомаяка с направленным излучением. Отмечается, что обычно информация о пеленге на радиомаяк заключается в амплитуде, фазе, частоте или времени запаздывания принимаемых на борту ПО сигналов радиомаяка. Что касается измерения крена ПО, то как отмечается в [6] для этих целей используется сложные гироскопические системы, работающие на другом физическом принципе. Векторные же свойства сигналов радиомаяка для определения пеленга и крена ПО в практической навигации не рассматриваются. В работе [7] исследуется поляризационные характеристики радиомаяка с антенной системой, состоящей из электрического и магнитного диполей, разнесенных в горизонтальной плоскости на некоторое расстояние. В результате исследования было установлено, что коэффициент эллиптичности и угол ориентации эллипса поляризации результирующей волны в различных точках дальней зоны в горизонтальной плоскости зависит от направления излучения и, эта зависимость носит ярко выраженный лепестковый характер. В работе [8] исследуется возможность использования поляризационных характеристик сигналов радиомаяка в СВЧ двухканальных радиомаячных системах для определения пеленга ПО. Предлагается поляризационный метод определения пеленга ПО по ортогонально поляризованным сигналам радиомаяка. Суть метода заключается в том, что радиомаяк из дух пространственно разнесенных на расстояние d точек в плоскости измерений одновременно излучает ортогонально поляризованные сигналы с одинаковыми амплитудами, начальными фазами и длинами волн. На борту ПО сигналы радиомаяка принимаются приемной антенной и после поляризационного разделения на выходе линейного поляризационного разделителя измеряется разность фаз ?? между ними. Пеленг ? определяется как угол между нормалью к середине базы d и направлением на ПО по формуле [8] ?=arcsin?(?/2?d ??), (1.1) где ? – длина волны взаимно ортогонально поляризованных волн радиомаяка, ??- фазовый сдвиг между ортогонально поляризованными волнами в точке приема. В работе [8] была предложена СВЧ двухканальная РМС в которой для оценки разности фаз ?? используется отношение амплитуд сигналов с выходов плеч линейного поляризационного разделителя (ЛПР) ориентированного под углом 45° к горизонтальной плоскости. А в работе [9], с целью избежать влияния крена ПО на результат измерения разности фаз ?? было предложено использовать отношение амплитуд сигналов с выходов плеч кругового поляризационного разделителя (КПР). Позже в работе [10], для измерения разности фаз ?? использовались сигналы непосредственно с выхода плеч ЛПР, ориентированного под углом 0° к горизонтальной плоскости. Недостаток поляризационных методов определения пеленга ? ПО, реализованных в СВЧ двухканальных РМС [8-11] заключается в ограниченных функциональных возможностях, обусловленных тем, что измеряется только пеленг ? ПО и не измеряется его крен. В связи с этим в работах [12-14] были предложены поляризационно-амплитудные [12, 14] и поляризационно-фазовые [13, 14] методы измерения крена ПО, реализованные в СВЧ двухканальных РМС навигации. Суть этих методов заключается в том, что радиомаяк из точки с известными координатами излучает горизонтально поляризованные сигналы, вектор напряженности электрического поля которых лежит в горизонтальной плоскости. В поляризационно-амплитудном методе [12, 14] сигналы радиомаяка принимаются на борту ПО в линейном поляризационном базисе и крен ПО определяется на борту ПО через отношение амплитуд синфазных линейно ортогонально поляризованных составляющих принятых сигналов радиомаяка с выходов плеч ЛПР ориентированного под углом -45° к поперечной оси ПО. А в поляризационно-фазовом методе [13, 14] горизонтально поляризованные сигналы радиомаяка принимаются на борту ПО в круговом поляризационном базисе. При этом крен ПО определяется с выходов плеч КПР по измеренной разности фаз между ортогонально поляризованным по кругу составляющими принятых сигналов. Предлагаемые в [12-14] поляризационные методы также функционально ограничены так как измеряется только крена ПО и не измеряется пеленг ?. Дальнейшее развитие поляризационных методов было отражено в работах [15,16]. В этих работах был предложен поляризационный метод одновременного измерения пеленга ? и крена ПО. СВЧ двухканальными радиомаячными системами. Суть метода заключается в том, что радиомаяк одновременно из двух пространственно разнесенных точек, излучает ортогонально линейно поляризованные сигналы с равными амплитудами, начальными фазами и длинами волн. На борту ПО результирующие векторные сигналы принимаются приемной антенной в круговом поляризационном базисе. Было установлено [15,16] , что по отношению амплитуд ортогонально поляризованных по кругу сигналов с выходов плеч кругового поляризационного разделителя можно измерить разность фаз ??, и по ней определить в соответствии с соотношением (1.1) пеленг ? ПО, а по измеренной разности фаз между ортогонально поляризованными по кругу составляющими можно измерить крен ПО. Недостаток рассмотренных в [8-16] РМС определения пеленга ? и крена ПО заключается в том, что приемное бортовое оборудование является СВЧ двухканальным, что увеличивает его габариты и вес, и тем самым ограничивает практическое использование бортовых РМС при решении навигационных задач. Использование векторных свойств сигналов радиомаяка в бортовых СВЧ одноканальных радиомаячных системах навигации для определения пеленга и крена. Дальнейшее развитие поляризационных методов и техники измерения пеленга и крена ПО связано со стремлением исследователей использовать возможности методов и техники модуляционной поляриметрии в бортовых СВЧ одноканальных РМС для решения навигационных задач. Исследования в этом направлении представлены работами [21-23]. В этих работах был представлен поляризационно-модуляционный метод определения пеленга и крена ПО. Суть поляризационно-модуляционного метода определения пеленга и крена ПО заключается в том, что радиомаяк из двух пространственно разнесенных точек с известными координатами одновременно излучает ортогонально поляризованные сигналы с равными амплитудами, с известными начальными фазами и длинами волн. На борту ПО результирующие векторные сигналы принимаются бортовой антенной в одноканальный СВЧ тракт которого установлен поляризационный модулятор. Выполненный в виде вращающейся секции круглого волновода с встроенной внутрь полуволновой ?/2 фазовой пластиной [18-22]. Поляризационный модулятор предназначен для осуществления поляризационной модуляции принимаемых результирующих векторных сигналов радиомаяка. При наличии в СВЧ тракте принимаемой антенны поляризационного модулятора в спектре принятого сигнала на выходе приемника появляются спектральные составляющие амплитуды и фазы которых связаны с пеленгом и креном ПО. Частота этих составляющих кратна частоте поляризационной модуляции. В зависимости от поляризационной структуры ортогонально поляризованных сигналов радиомаяка амплитуды и фазы спектральных составляющих содержат различную информацию о пеленге и крене ПО. Так, если радиомаяк одновременно излучает из двух пространственно разнесенных точек ортогонально линейно поляризованные сигналы с горизонтальной и вертикальной поляризациями [21], а поляризационный модулятор выполнен в виде вращающейся полуволновой ?/2 фазовой пластины, то амплитуда сигнала на выходе приемника имеет вид [21] E_вых (?t)[дБ]=20 lg?(C 1/v2)+10lg?[1-cos?? ?•sin??4?t] (1.2) Из анализа (1.2) следует, что в принятом сигнале на выходе логарифмического приемника содержится только спектральная составляющая на частоте 4?. Причем ее амплитуда определяется косинусом разности фаз ?? между ортогонально линейно поляризованными волнами в точке приема на ПО и, с учетом (1.1) определяется только пеленгом ? ПО. Недостаток метода заключается в том, что определяется только пеленг ПО и не определяется его угол крена. Дальнейшее развитие поляризационно-модуляционного метода с целью одновременного измерения пеленга и крена ПО получило в работе [22]. В результате исследований было установлено что если ПО имеет, в общем случае, крен ±?, то амплитуда сигнала на выходе приемника имеющего логарифмическую амплитудную характеристику и линейный детектор будет иметь вид [22] E_вых (?t)[дБ]=20 lg?(C 1/v2)+10lg?[1+cos?? ?•sin???(4?t±2?)?] (1.3) Из анализа (1.3) следует, что в этом случаев спектре выходного сигнала приемника оп прежнему присутствует только спектральная составляющая на частоте 4? и её амплитуда также определяется пеленгом ?. А фаза ?_4? связана с углом крена ? ПО, определяемого как угол между поперечной осью ПО и горизонтальной плоскостью, соотношением ?=±?_4?/2 рад (1.4) При это фаза ?_4? определяется относительно опорного сигнала?•sin??4?t, определяемого угловым положением полуволновой ?/2 фазовой пластины. Исследование поляризационно-модуляционного метода определения пеленга и угла крена ПО продолжились в работе [23], где радиомаяк, в общем случае излучает ортогонально эллиптически поляризованные сигналы с углом эллиптичности ?, а поляризационный модулятор как и в предыдущих случаях выполнен в виде вращающейся полуволновой ?/2 фазовой пластины. В результате исследований установлено что амплитуда сигнала на выходе приемника имеет вид [23] E_вых (?t)[дБ]=20 lg?(C 1/v2)+10lg?[1-sin2?•sin?? ?•cos??4?t+cos?? ?•sin??4?t] (1.5) Из (1.5) следует, что в этом случае в спектре огибающей выходного сигнала логарифмического приемника содержится спектральная составляющая на частоте 4?. Причем ее амплитуда зависит , как от пеленга ? так и от угла эллиптичности ? излучаемых ортогонально поляризованных волн. На основе приведенного аналитического обзора научно-технической литературы можно сформировать следующие выводы: Поляризационно-модуляционные методы определения пеленга и угла крена ПО основанные на использовании поляризационного модулятора выполненного в виде полуволновой ?/2 фазовой пластины допускают техническую реализацию в СВЧ одноканальном варианте, так как оценка навигационных элементов осуществляется на выходе приемника на частоте кратной частоте поляризационной модуляции и в этом смысле имеют значительные преимущества перед СВЧ двухканальными РМС. По сравнению с существующими инерциальными средствами измерения крена, разработанные в [23] поляризационно-модуляционный метод измерения крена предполагает измерение с помощью радиотехнических средств и поэтому исключает ошибки измерений, обусловленные постоянным накапливанием с течением времени. В комплексе с инерциальными средствами повысит достоверность измерений. Однако сдерживающим фактором практического использования предложенных в [21-23] поляризационно-модуляционных методов измерения пеленга и крена ПО при использовании поляризационного модулятора в виде вращающейся полуволновой ?/2 фазовой пластины, являются следующие недостатки: В случае если радиомаяк излучает ортогонально линейно поляризованные сигналы, а поляризационный модулятор выполнен в виде вращающейся полуволновой ?/2 фазовой платины, то в спектре огибающей выходного сигнала приемника присутствует только одна спектральная составляющая на частоте 4?, амплитуда и фаза которой определяются соответственно пеленгом и креном ПО. Допустим, что разность фаз ?? между ортогонально поляризованными волнами в точке приема на ПО равна ?/2 или -?/2 , т.е. результирующая волна поляризована соответственно по левому и правому кругу. То, как следует, из соотношения (1.3) в этом случае спектральная составляющая на частоте 4? в принятом сигнале в принципе отсутствует и не представляется возможным измерить пеленг и крен ПО. К числу недостатков метода следует отметить тот факт, что информативной в спектре огибающей выходного сигнала, по которой по которой оценивается пеленг и крен ПО является только одна составляющая на частоте 4? и нет других составляющих в которых бы содержалась навигационная информация о пеленге и крене ПО. С учетом перечисленных недостатков представляет определенный интерес исследовать другой тип поляризационного модулятора, выполненного в виде вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины. Этот тип поляризационного модулятора остается за рамками исследований проведенных в работах [21-23]. Выводы и постановка задачи. Из приведенного аналитического обзора научно технической литературы следует: Наиболее пригодные, с точки зрения простоты технической реализации и полноты измерений являются модуляционные методы измерения пеленга и крена ПО. Дальнейшее развитие модуляционных методов оценки пеленга и крена ПО и их практическое использование требуют проведения дополнительных теоретических исследований с целью более глубокого и детального анализа спектрального состава выходного сигнала приемника для случая использования другого типа поляризационного модулятора выполненного в виде вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины. Таким образом, для дальнейшего развития и совершенствования модуляционных методов оценки пеленга и крена ПО и их практического использования в одноканальных РМС необходимо решить следующие основные задачи: Исследовать спектральный состав выходного сигнала приемника для случаев когда радиомаяк из двух пространственно разнесенных в плоскости измерений точек одновременно излучает ортогонально линейно поляризованные сигналы, или сигналы поляризованные по левому и правому кругу, или, в общем случае, ортогонально эллиптически поляризованные сигналы. Установить связь параметров спектральных составляющих выходного сигнала приемника с навигационными элементами для случаев когда радиомаяк излучает ортогонально поляризованные сигналы с различной поляризационной структурой. Исследовать потенциальную точность определения пеленга подвижного объекта. Разработать поляризационно-модуляционный алгоритм и технику измерений пеленга и крена подвижного объекта на уровне функциональных схем с учетом установленной связи. Разработать пути технической реализации поляризационно-модуляционных алгоритмов измерения пеленга и крена подвижного объекта на базе самолетной РЛС “Гроза-26” . Исследование поляризационно-модуляционного метода определения пеленга и крена подвижного объекта для поляризационного модулятора выполненного на основе вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины. Во второй главе приведены исследования поляризационно-модуляционного метода измерения пеленга и крена подвижного объекта для поляризационного модулятора выполненного в виде вращающейся четвертьволновой фазовой пластины для случаев когда радиомаяк одновременно из двух пространственно разнесенных точек излучает ортогонально линейно поляризованные, ортогонально поляризованные по кругу и ортогонально эллиптически поляризованные волны. Исследуется спектральный состав выходного сигнала для выше указанных случаев, устанавливается связь параметров спектральных составляющих на выходе приемника с навигационными элементами, исследуется потенциальная точность измерения пеленга, разрабатываются функциональные схемы и пути технической реализации. Поляризационно-модуляционный метод измерения пеленга подвижного объекта, для случая когда радиомаяк излучает ортогонально поляризованные по кругу волны. Предположим, что радиомаяк из двух разнесенных в горизонтальной плоскости на расстояние d точек синхронно излучает ортогонально поляризованные по кругу сигналы. При этом излучаемые сигналы обладают равными амплитудами, начальными фазами и длинами волн. Предлагается также, что в СВЧ вмонтирован поляризационный модулятор, выполненный в виде вращающегося с частотой ? четвертьволновой ?/4 фазовой пластины [4]. Используя представление плоской однородной электромагнитной волны вектором Джонса [1], излучаемые электромагнитные волны на нулевом направлении, совпадающем с нормалью к середине базы d, могут быть представлены в векторной форме в декартовом поляризационном базисе (без учета временной зависимости) в виде E ?_1=[¦(1@j)] и E ?_2=[¦(j@1)], (2.1) Предположим, что расстояние от радиомаяка до ПО велико настолько, что фазовый фронт волны в районе ПО можно считать плоским. Тогда на направлении ? вектора Джонса излучаемых волн имеют вид E ?_1=[¦(1@j)]и E ?_2=[¦(j@1)]•е^j?? , (2.2) где ??=2?d/? sin? – фазовый сдвиг ортогонально поляризованных по кругу волн в точке приема на ПО. Вектор Джонса результирующей волны с учетом (2.2), может быть представлен в виде E ?_р=1/v2 [[¦(1@j)]+[¦(j@1)]•е^j?? ], (2.3) Присутствие множителя 1/v2 в выражении (2.3) обусловлено принятой для удобства единичной интенсивностью волны. Разделив для удобства фазовый сдвиг ?? поровну между ортогонально поляризованными по кругу волнами, получим: E ?_р=1/v2 [[¦(1@j)] е^(-j ??/2)+[¦(j@1)]•е^(j ??/2) ], (2.4) Используя известные тригонометрические соотношения выражение (2.4) преобразуется к виду: E_р=1/v2 [¦(cos ??/2@-sin ??/2)], (2.5) Из (2.5) следует, что поляризованные характеристики результирующей волны зависят от направления излучения, в то время как ее интенсивность, в силу поляризованной ортогональности излучаемых волн, от направления излучения не зависит. Для описания взаимодействия результирующие волны (2.5) с элементами высокочастотного тракта бортового одноканального радиоприемного устройства с вмонтированным поляризационным модулятором в виде вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины, воспользуемся оператором Джонса. Тогда сигнал на выходе линейного поляризатора можно записать в декартовом поляризационным базисе как результат преобразования E ?_вых (?)=С•1/v2•[П]•[М]•E ?_р (2.6) где E_р=1/v2 [¦(cos ??/2@-sin ??/2)] - вектор Джонса результирующей волны в точке приема на ПО, определенный в декартовом поляризационном базисе; [M]=[¦(?cos?^2 ?+j•?sin?^2 ?&cos?•sin?•(j-1)@cos?•sin?•(j-1)&?sin?^2 ?+j•?cos?^2 ?)] – оператор Джонса поляризационного модулятора в виде вращающейся с частотой ? четвертьволновой ?/4 фазовой пластины, записанной в декартовом поляризационном базисе; ?=?•t – угол ориентации четвертьволновой фазовой пластины; [П]=[¦(0&0@0&1)] – оператор Джонса линейного поляризатора (переход от круглого волновода к прямоугольному) с вертикальной собственной поляризацией; С – постоянная, учитывающая потенциал радиомаяка и расстояние от него до ПО. Проделав в (2.6) необходимые матричные преобразования, получим вектор столбец E ?_вх (?)=С 1/v2 |¦(0@(-A-?Bsin?^2 ?)+j(A-?Bcos?^2 ?))|. (2.7) где A=cos?sin?cos ??/2 (2.8) B=sin ??/2 (2.9) Тогда сигнал на входе приемника с учетом (2.7-2.9) можно записать в виде E ?_вх (?)=С 1/v2 {(-A-?Bsin?^2 ?)+j(A-?Bcos?^2 ?)}. (2.10) Амплитуда сигнала на выходе приемника, имеющего логарифмическую амплитудную характеристику и линейный детектор будет равна: E ?_вых (?)=|(С 1/v2)??(-A-?Bsin?^2 ?)+j(A-?Bcos?^2 ?)? |(2.11) После преобразований (2.11) получим: E_вых (?)=20lg?(С 1/v2)+10lg?(1-1/2•cos??-1/2 ?•cos???(4??+??)) (2.12) Подставляя в (2.12) ?=?t и учитывая, что уровень сигнала при наличии логарифмического приемника обычно измеряют в децибелах, получим амплитуду сигнала на его выходе в виде E_вых (?t)[дБ]=20 lg?(С 1/v2)+10lg?(1-1/2•cos??-1/2 ?•cos???(4?t?+??)) (2.13) Из выражения (2.13) следует, что в случае когда радиомаяк излучает ортогонально поляризованные по кругу волны, а поляризационный модулятор выполнен на основе вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины, в спектре огибающей выходного сигнала приемника имеющего логарифмическую амплитудную характеристику и линейный детектор присутствует только спектральная составляющая на частоте 4?. Причем её амплитуда постоянна и не зависит пеленга ?, а её фаза ?_4? определяется соотношением. ?_4?=?? (2.14) Необходимо отметить, что фаза ?_4? отсчитывается от фазы опорного сигнала, определяемой угловым положением вращающейся четвертьволновой ?/4 фазовой пластины. Имея в виду, что cos?(??) является четной функцией угловой координаты ?, то для того чтобы определить знак отклонения ПО от нулевого направления ?=0°, совпадает с нормалью к середине базы d необходимо в этом направлении излучать ортогонально поляризованные по кругу волны с равными амплитудами и длинами волн, но с начальной разностью фаз ?????_0=?/2 . Если подставить начальную разность фаз ?????_0=?/2 в (2.1), то выражение (2.13) преобразуется к виду E_вых (?t)[дБ]=lg?(С 1/v2)+10lg?(1+1/2•sin??+1/2 ?•sin???(4?t?+??)) (2.15) В этом случае начальная фаза ?_4? спектральной составляющей на частоте 4? совпадает с фазой опорного сигнала sin?(4?t), а их разность фаз пропорциональна sin?(??) и является нечетной функцией угловой координаты ?. Последнее позволяет определить знак отклонения ПО от нулевого направления. Соотношение (2.15) позволяет рассчитать зависимость амплитуды выходного сигнала логарифмического приемника от углового положения ? четвертьволновой ?/4 фазовой пластины для различных значений ??? и по этой форме проследить механизм появления в огибающей выходного сигнала спектральной составляющей на частоте 4?. Результаты расчета приведены на рисунке 2.1
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg