Устранение неоднозначности фазовых измерений

Губаренко Михаил Андреевич / Gubarenko Mikhail Andreevich – аспирант,

кафедра средств связи и информационной безопасности, радиотехнический факультет,

Омский государственный технический университет, г. Омск

Аннотация: для обработки принятого антеннами сигнала использование одной базы позволяет однозначно вычислить фазу лишь при длине базы меньшей половины длины волны. В статье рассмотрен алгоритм устранения неоднозначности при использовании второй, большей базы.

Abstract: antennas detect phase of accepted signal. One base with length more then half of wavelength determines phase ambiguity. Using two bases removes phase ambiguity. This algorithm implemented in this article.

Ключевые слова: фаза, устранение неоднозначности, антенная база.

Keywords: phase, removes phase ambiguity, base of antennas.

Фазовый пеленгатор содержит две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние , называемое базой, а также устройства для усиления принятых сигналов и измерения разности фаз между ними.

Увеличение антенной базы повышает точность определения угла [1, 11]. Однако, при  большей  появляется неоднозначность фазовых измерений [2, 24]. В специализированном программном пакете [3, 34] найдена зависимость разности фаз, регистрируемой на антеннах первой и второй баз, от угла прихода волны. Для длины волны  выбрана первая база , равная . Эта база меньше , поэтому на ней проведен однозначный отсчет разности фаз.  на рис. 1 иллюстрирует значения зафиксированной разности фаз на базе при изменении угла прихода волны  от  до  градусов. Одному значению фазы соответствует одно значение угла, поэтому отсчет является однозначным.

Однако, в реальных условиях существует неидеальность среды распространения радиоволн и приемно-усилительных трактов, организованные внешние помехи, из-за которых отсчет на малой базе окажется не точным [1, 15].

Рис.1

Вследствие этого рассмотрена большая база . Ее длина больше , поэтому хотя бы один период принимаемой волны может быть утрачен. Для его восстановления реализован метод уточнений [1, 16], основанный на включении в состав пеленгатора грубого измерителя с базой , обеспечивающего однозначный, но не достаточно точный пеленг в заданном секторе углов и измерителя с базой , дающего уточнение пеленга.

Предположим, что ошибки фазовых измерений отсутствуют. На базе  производится однозначный отсчет

                                                                                .                                                                                 (1)

Полная разность фаз на неоднозначной базе       

                                                                  .                                                                   (2)

Здесь - число полных периодов разности фаз , утраченных при измерениях.  на рис. 1 показывает значения  при изменении угла падения . Видно, что одному значению фазы соответствует несколько значений угла. Из выражений (1) и (2) находим

                                                                           .                                                                            (3)

Вычислены углы на первой  и второй  базах [4, 45] при изменении угла падения принимаемой волны  от  до  градусов. Вследствие отсутствия шумов рассчитанные углы точно совпадают с истинным значением угла . Из этого следует, что метод уточнений реализован верно и позволяет устранять неоднозначность в определении фазы, принятой на базе, превышающей половину длины волны сигнала.

Литература

1.     Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск: издательство ТГУ, 2002, 251 с.

2.     Белов В.И. Теория фазовых измерительных систем Томск: издательство ТГУ, 2007, 148 с.

3.     Дьяконов В.П. Matlab 7, R2006, R2007. М.: ДМК, 2008, 768 с.

4.     Дащенко А.Ф. Matlab в инженерных и научных расчетах. Одесса: Астропринт, 2003, 214 с.