Статья: Влияние расположения калибровочных антенн корреляционно-фазовых пеленгаторов на фазовую погрешность калибровки и раскрытие неоднозначности фазовых измерений

- Для невязки шкал - только абсолютное значение фазовой погрешности, вызванной ошибкой, вносимой нахождением калибровочной антенны в зоне Френеля приемных антенн.

При этом, разброс значений невязки точной и промежуточной шкал колеблется от 19.5° (рис. 8,10) до 31,5°-33° (рис. 7,9). Хотя для некоторых комбинаций распределения поля в раскрыве приемных антенн (3-3-1,1-3-3) разброс невязки удовлетворяет условию раскрытия неоднозначности (3) нельзя быть уверенным, что при реальной эксплуатации КФП эти комбинации окажутся именно такими, а не подобными комбинациям 1-1-3, 3-1-1, для которых условие (3) не выполняется. Следовательно гарантировать раскрытие неоднозначности фазовых измерений без привлечения сторонних средств нельзя, и необходимо предложить альтернативную схему размещения калибровочных антенн КФП.

Также, можно сделать вывод о том, что на частотах выше 4 ГГц можно ожидать значительную зависимость величины рассматриваемой фазовой погрешности от изменения параметров внешней среды (температура, осадки, ветер, отраженные сигналы) и от погрешности наведения измерительных антенн на источник излучения калибровочного сигнала.

3.2 «Покоординатная» калибровка

Покоординатная калибровка - использование двух антенн (АcX и АcY), каждая из которых размещается на равном удалении от опорной и точной антенн соответствующей координатной оси (рис.11)

Принимая во внимание результаты оценки эффективности «типовой» калибровки, в данном случае анализ проводится при удалении калибровочных антенн от измерительных на расстояние порядка 100 метров.

Рис.11 Схема размещения антенн КФП при «покоординатной» калибровке

Так же как и при «типовой» калибровке не будем рассматривать комбинации распределений, включающие в себя вариант 2, а также варианты, с совпадающими распределениями в АREF и АP. Рассматриваемые комбинации амплитудных распределений в приемных антеннах приведены в таблице 3. На рис 12,13 показаны результаты расчета невязок шкал КФП при «покоординатной» калибровке.

Таблица 3.

Рис.12 Фазовые погрешности ТШ и ПШ КФП и их невязка для комбинации амплитудных распределений 3-1-1 (покоординатная калибровка)

Рис.13 Фазовые погрешности ТШ и ПШ КФП и их невязка для комбинации амплитудных распределений 1-3-3 (покоординатная калибровка)

Из приведенных выше графиков можно сделать следующие выводы:

- При удалении Ас на 100 - 150 метров значения погрешностей «ближней зоны» меняются незначительно в заданном диапазоне частот, однако следует ожидать усиления влияния сигналов, отраженных от поверхности Земли;

- При удалении на 100 м отмечается монотонный характер изменения фаз принимаемых сигналов примерно до 13 - 14 ГГц; Для сохранения монотонного характера до 17 ГГц минимальное удаление Ас от измерительных антенн должно быть не менее 140 - 150 м;

- В зависимости от комбинации вариантов распределения меняются практически только знаки погрешностей в ТШ и ПШ, а также знак невязки.

- Условие раскрытия неоднозначности фазовых измерений (3) при использовании «покоординатной» калибровки удовлетворяется при любых распределения поля в раскрывах приемных антенн, что гарантирует правильную работу КФП.

4. Выводы

Сопоставив результаты расчета для двух вариантов размещения антенн КФП, можно заключить, что при использовании «покоординатной» калибровки, величина невязки ТШ и ПШ КФП существенно снижается так, что условие раскрытия неоднозначности (3) становится выполнимым. В первую очередь, это обусловлено вынесением калибровочной антенны от измерительных антенн на расстояние, превышающее . При этом фазовые ошибки в каждой шкале имеют монотонный характер, благодаря чему появляется возможность с более высокой точностью рассчитать фазовую поправку, вносимую в приемные тракты КФП.

Также заметно, что на величину невязки в случае «типовой» калибровки наибольшее влияние оказывает фазовая ошибка формируемая в промежуточной шкале. Следовательно, при проектировании подобных КФП необходимо уделять повышенное внимание к точностям установки (а также фокусировки облучателя и наведения на калибровочную антенну) именно приемных антенн промежуточной шкалы.

Литература

1. Урличич Ю.М., Махненко Ю.Ю. и дп. Современные технологии еавигации геостационарных спутников. -- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. -- 272 с.

2. Мешков М.Н., Чаплинский В.С. Применение радиолокационного комплекса «Кобальт-РЛС» совместно с радиоинтерферометром «Ритм» для контроля процессов выведения космических аппаратов на геостационарные и высокоэлиптические орбиты // Радиотехнические Тетрали. 2002. №24. с 8-11.

3. Мешков М.Н., Графов А.Ф., Турлов З.Н. и др. Корреляционно-фазовый пеленгатор «Ритм-М» нового поколения // Вестник МЭИ. 2008. № 1. С. 25-32.

4. Мешков М.Н. Малобазовые корреляционно-фазовые радиопеленгаторы типа «Ритм», как средства навигационно-баллистического обеспечения КО различного назначения // Труды НТК «Роскосмос», ФГУП РНИИ КП. --М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. -- 178 с.

5. Мешков М.Н. Обеспечение режима коллокации геостационарных спутников связи «Экспресс-АМ» // Радиотехнические Тетради. 2009. № 39. С. 61-64.

6. Мешков М.Н. Радиоинтерферометрические средства пункта космической связи «Медвежьи озера» // Радиотехнические Тетради. 1997. № 11. С. 30-39.

7. Мешков М.Н. Построение следящих устройств и согласование шкал в пеленгаторе разнесенного приема широкополосного шумоподобного сигнала // Труды МЭИ. 1982. Вып. 561. с. 9-16.

8. S. Kawase. Radio-Interferometer for geosynchronous orbit survey // J. of Astronautical Sciences. 1999. V. 47. № 2. P. 151-163.

9. S. Kawase and F. Sawsda. Relative Orbit Estimation of Close Geosynchronous Satellites using Differential Radio Interferometer. Communications Research Laboratory, Kashima-Shi, Ibaraki 314 Japan, P. 205-210.

Аннотация

В работе рассмотрено влияние расположения калибровочных антенн корреляционно-фазовых пеленгаторов (КФП) с параболическими приемными антеннами на невязку точной и промежуточной шкал пеленгатора. Предложен возможный вариант размещения калибровочных антенн, приводящий к снижению невязки шкал, и как следствие - к лучшему раскрытию неоднозначности фазовых измерений.

Ключевые слова: пеленгатор, фазовые измерения, мониторинг положения космических аппаратов.

In this paper the influence of the placement of calibration antennas of correlation and phase direction finder with paraboloid receiving antennas on deficiency of precision and intermediate scales of directionfinder is investigated. Possible way of placement of calibration antennas is proposed. It brings to decreasing of the deficiency of scales, and as a result to better disclosure of the variability of phase measurements.

Key words: direction finder, phase measurements, monitoring of spacecraft coordinates.