Повышение точности определения углов прихода радиоволн интерферометрическим методом в условиях многолучевости

Кондаков Евгений Владимирович
Ростовский государственный университет

Научный руководитель: Вертоградов Геннадий Георгиевич, Кандидат физмат наук

Как известно, в декаметровом диапазоне (ДКМ) поле в точке приема формируется в результате интерференции нескольких лучей, соответствующих различным модам распространения. Этот факт вызывает существенные сложности при определении углов прихода радиоволн. Известен целый ряд общих приемов преодоления этой проблемы, среди которых можно отметить следующие:

  • Аналитическое разделение лучей, требующее многоканальной приемной аппаратуры с идентичными амплитудно-фазовыми характеристиками и сохраняющее работоспособность только при хорошем отношении сигнал/шум [1].
  • Разделение многолучевого поля на отдельные составляющие лучи по доплеровскому сдвигу частоты [2]. Недостатками такого подхода являются ряд необходимых условий: жесткие требования к стабильности частоты передатчика, необходимость длительного периода наблюдения за сигналом, в течение которого при распространении в нестационарной среде могут заметно измениться параметры отдельных лучей.
  • Подавление влияния многолучевости статистическим усреднением измеренных на антенных элементах (АЭ) антенной решетки (АР) фаз напряжений относительно опорного АЭ [3]. Как следствие, способ оказывается применимым только к длительным выборкам сигналов.

В сообщении предлагается альтернативный подход к уменьшению влияния многолучевости на точность определения углов прихода, применимый к сигналам с конечной шириной спектра. Выделение доминирующего луча достигается путем усреднения фазового распределения, снимаемого с антенной системы, по полосе принимаемого сигнала при условии, что выполнено неравенство (эффективная полоса сигнала)x(эффективное время рассеивания в ДКМ канале)>>1.

Дается аналитическое обоснование предлагаемого метода. Показано, что угловое усреднение разности фаз приводит к тому, что ее отклонение от однолучевого случая оказывается четвертого порядка малости по отношению амплитуд лучей , в то время как без усреднения это отклонение является линейным по .

Работоспособность метода подтверждается путем обработки модельных и реальных сигналов с полосой до 3 кГц. На рис.1 и рис.2 представлены зависимости оценки угла места от отношения амплитуд и разности фаз лучей соответсвенно для модельного двухлучевого поля с применением и без применения предлагаемого метода. Видно, что предложенный способ позволяет эффективно уменьшать влияние многолучевости на качество определения углов прихода радиоволн для сигналов с полосой в несколько килогерц. Такой способ требует минимального количества вычислений и применим к коротким для ДКМ диапазона сигналам.

Литература

[1] Gething P.I. Radio direction-finding and the resolution of multi-component wave-fields, London, 1978.

[2] Э.Л. Афраймович. Интерференционные методы радизондирования ионосферы. - М.: Наука. 1982 - 198с.

[3] И.Г. Аврамиди, Б.Г. Барабашов, Г.Г. Вертоградов. Способ снижения влияния многолучевости на точность определения углов прихода радиоволн. // Радиотехника, 1983, N9, с.69

(c) АСФ России, 2001