Радіопеленгатор на основі інтерферометра визначає кут на джерело електромагнітних хвиль шляхом прямого вимірювання різниці фаз між сигналами, прийнятими окремими елементами АС, розташованими в різних точках простору.
Однозначне визначення азимуту та кута місця джерела випромінювання можливо тільки за допомогою, по крайней мере, трьох антен, відстань між якими не перевищує половини довжини хвилі. Якщо Ф1, Ф2 і Ф3 - фази напруг на виходах кожного антенного елемента, то азимут обчислюється за такою формулою:
.
А кут місця може бути отриманий за формулою:
.
На практиці АС, що складаються з трьох антенних елементів, доповнюються великою кількістю елементів, щоб оптимальним чином адаптувати систему до робочого діапазону частот. Для підвищення точності малобазісних радіопеленгаторів використовують елементи, розташовані на відстані, що перевищує половину довжини хвилі. Найбільш часто використовувані АС такого типу являють собою кільцеву антенну решітку і грати в вигляді трикутника.
Трикутна антенна решітка інтерферометра
Трикутні антенні решітки зазвичай використовують на частотах нижче 30 МГц. На більш високих частотах рекомендується використовувати кільцеві антенні решітки з наступних причин:
- Забезпечуються однакові електромагнітні умови для всіх елементів решітки;
- Мінімізується взаємний вплив між антенами решітки і щоглою;
- За рахунок симетрії щодо центра утворюються однакові характеристики, які не залежать від напрямку.
Так як однозначне визначення фази можливо тільки в межах ± 180 град, то це накладає деякі вимоги. Як було зазначено раніше, в антеною системі з трьох елементів відстань між окремими елементами не повинно перевищувати половини найкоротшою довжини хвилі робочого діапазону. Для багатоелементних интерферометров є такі можливості:
- Використання доповнених антенних груп: В цьому випадку різниця фаз сусідніх елементів завжди менше 180 град; таким чином можна уникнути неоднозначності пеленга;
- Використання "виряджених антенних груп": У цьому випадку, по крайней мере, одна з сусідніх пар елементів має фазовий зсув> 180 град.
Існують наступні методи вирішення неоднозначності пеленга:
- Використання АС, відстань між антенними елементами якої менше половини довжини хвилі;
- Використання кільцевих антенних решіток, в яких, принаймні, одна пара антен має різницю фаз менше 180 град.
Найбільш ефективним методом усунення неоднозначності для виряджених антенних груп є кореляційний метод.
Основний принцип кореляційного інтерферометра залежить від порівнянні виміряних різниць фаз з розрахованими для даної антеною системи в заданому напрямку. Порівняння відбувається шляхом розрахунку квадратичної помилки або формування кореляційного коефіцієнта для двох наборів даних (виміряного і розрахованого). Якщо при порівнянні наборів даних використовуються різні значення азимута, то пеленг визначається на підставі даних, для яких значення кореляційного коефіцієнта максимально.
Це ілюструє приклад для 5-ти елементної антеною системи: кожен стовпчик матриці даних відповідає розі приходу хвилі. і формує вектор порівняння. Елементи векторів порівняння являють собою очікувані фазові зрушення між елементами АС для певного кута приходу хвилі. Верхня матриця 5х1 містить виміряні різниці фаз і математично являє собою вимірювальний вектор.
Кореляційний метод визначення пеленга
Для визначення кута приходу хвилі кожна колонка нижньої матриці корелює з вимірювальним вектором шляхом перемноження. В результаті виходить кореляційна функція K (?), Яка досягає свого максимуму при найбільшому збігу елементів матриці порівняння і матриці вимірювання. Кут, відповідний вектору порівняння, для якого кореляційна функція має максимум, і є пеленг.
Цей метод є окремим випадком алгоритму формування променів. за допомогою обробки сигналів масиву сенсорів. З цього методу почався новий виток розвитку радіопеленгованія.