ПРИЕМООТВЕТЧИК ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1994 года по МПК G01S13/80 

Изобретение относится к телеметрии, в частности к системам идентификации объектов на расстояние. Оно может быть применено для модуляции принимаемого запрашивающего сигнала с целью наделения его необходимой информацией об объекте. В качестве объектов могут служить контейнеры, транспортные средства и т.п.

Известен приемоответчик телеметрической системы идентификации объектов, который содержит последовательно включенные антенну, согласующий трансформатор, выпрямляющее устройство, регулируемую нагрузку и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) в составе кодогенератора (КГ).

Приемоответчик преобразует принимаемый антенной сигнал в постоянное напряжение, которое поступает на КГ, который вырабатывает импульсы в соответствии с устройством кодирования. Эти импульсы поступают на управляемый вход регулируемой нагрузки, импеданс которой изменяется в соответствии с поступающими на нее импульсами КГ. Изменение импеданса нагрузки ведет к ее рассогласованию с импедансом антенны, что и приводит к амплитудной модуляции отраженного от антенны сигнала, комбинация двоичных единиц и нулей индивидуальна для каждого объекта. Приемное устройство телеметрической системы извлекает передаваемую информацию, что позволяет на расстоянии идентифицировать объекты.

Известен также приемоответчик телеметрической системы идентификации объектов, который содержит последовательно включенные антенну, выпрямляющее устройство, регулируемую нагрузку, стабилизатор напряжения, конденсатор, генератор циклического кода, перестраиваемый по частоте генератор и терморезистор.

Приемоответчик работает следующим образом.

Запрашивающий сигнал устройства считывания телеметрической системы идентификации объектов принимается антенной приемоответчика и поступает на его выпрямляющее устройство. Напряжение постоянного тока выпрямляющего устройства используется для электропитания схем приемоответчика. Стабилизатор напряжения служит для поддержания номинала напряжения в схемам приемоответчика. На выходе стабилизатора напряжения имеется конденсатор, накапливающий энергию для работы схем в интервалах низкого уровня выходного напряжения выпрямляющего устройства в процессе амплитудной модуляции. Регулируемая нагрузка - модулятор отраженного сигнала приводится в действие выходным сигналом генератора циклического кода и попеременно замыкает выход выпрямителя через резистор. Импедансы антенны и выпрямляющего устройства при номинальной нагрузке последнего согласованы, а при замыкании выхода выпрямляющего устройства рассогласовываются, что и приводит к модуляции отраженного от антенны приемоответчика сигнала. Код генератора циклического кода зависит от частоты перестраиваемого генератора. Эта частота зависит от сопротивления терморезистора, а следовательно, от температуры идентифицируемого больного животного, на котором установлен приемоответчик.

Недостатками этих устройств являются узкополосность, так как на частотах запрашивающего сигнала, отличных от резонансной частоты СВЧ-части приемоответчика, отличных от резонансной частоты СВЧ-части приемоответчика, уменьшается глубина модуляции отраженного от антенны сигнала и чем шире полоса рабочих частот, тем меньше глубина модуляции; для питания схем приемоответчика требуется повышенная мощность генератора запрашивающего сигнала системы идентификации объектов, так как управляемая нагрузка потребляет значительный ток, как и другие схемы приемоответчика.

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот и снижение потребления электроэнергии регулируемой нагрузкой, в результате может быть уменьшена мощность генератора запрашивающего сигнала или при той же его мощности увеличен радиус действия приемоответчика.

Это достигается благодаря тому, что приемоответчик содержит антенну, ответвитель мощности, подключенный к выходу антенны, трансформатор сопротивления, вход которого соединен с выходом антенны через ответвитель, выпрямляющее устройство, вход которого подключен к выходу трансформатора сопротивления, стабилизатор напряжения, вход которого соединен с выходом выпрямляющего устройства, устройство кодирования, соединенное через стабилизатор напряжения с выпрямляющим устройством, управляемая реактивная нагрузка, управляющий вход которой соединен с выходом устройства кодирования, а СВЧ-вход соединен с ответвителем мощности.

Основными отличительными признаками изобретения являются наличие ответвителя мощности, обеспечивающего параллельное включение к антенне выпрямляющего устройства и регулируемой нагрузки и выполнение регулируемой нагрузки реактивной, обеспечивающей фазовую модуляцию отраженного от антенны сигнала, уменьшение тока управления нагрузкой и расширение частотного диапазона работы приемоответчика.

Возможен другой вариант приемоответчика, при котором он содержит антенну, регулируемую нагрузку, включенную на выход антенны, устройство кодирования, выход которого подключен к управляющему входу регулируемой реактивной нагрузки, и источник напряжения постоянного тока, который запитывает устройство кодирования.

Регулируемая нагрузка в обоих вариантах исполнения приемоответчика содержит последовательно соединенные индуктивность и варикап, присоединенные к СВЧ-входу регулируемой реактивной нагрузки и последовательно соединенные резистор и варикап, присоединенные к ее управляющему входу.

На фиг.1 приведена структурная схема приемоответчика; на фиг.2 - то же, вариант исполнения; на фиг.3 - зависимости фазы и амплитуды ответного сигнала от емкости варикапа.

Приемоответчик содержит антенну 1, ответвитель мощности 2, трансформатор сопротивления 3, выпрямляющее устройство 4, стабилизатор напряжения 5, устройство кодирования 6, регулируемую реактивную нагрузку 7, резистор (R) 8, варикап (С вар) 8, варикап (Свар) 9, индуктивность (L) 10.

Антенна 1 приемоответчика представляет собой полуволновый вибратор, размещенный над металлической пластиной. Ответвитель мощности 2 выполнен на конденсаторах С. Трансформатор 3 сопротивления выполнен в сочетании диэлектрической пластины, размещенной между вибратором и металлической пластиной, и отрезка фидера. Регулируемая реактивная нагрузка 7 содержит последовательно соединенные индуктивность L (отрезок фидера) 10 и варикап 9, подсоединенные к СВЧ-входу нагрузки 7, и последовательно соединенные резистор 8 (R) и варикап 9 (Свар), присоединенные к управляющему входу нагрузки 7. Элемент питания 11 - электробатарейка (литиевая).

В первом варианте исполнения приемоответчика антенна 1 соединена с трансформатором 3 сопротивления через ответвитель 2 мощности. Вход выпрямляющего устройства 4 соединен с выходом трансформатора 3, выход выпрямляющего устройства 4 через стабилизатор напряжения 5 соединен с входом питания устройства кодирования 6. Выход устройства кодирования 6 соединен с управляющим входом регулируемой реактивной нагрузки 7, а ее СВЧ вход-выход соединен с ответвителем 2.

Во втором варианте исполнения приемоответчика антенна 1 подключена к СВЧ-входу-выходу нагрузки 7, а ее управляющий вход соединен с выходом устройства кодирования 6. Электропитание в виде сухого элемента 11 присоединено к входу питания устройства кодирования 6.

Приемоответчик по первому варианту исполнения (см. фиг.1) работает следующим образом.

Антенна 1 нагружена на согласованную нагрузку, которая включает ответвитель 2, трансформатор 3, выпрямляющее устройство 4 и регулируемую нагрузку 7. Запрашивающий сигнал генератора системы идентификации объектов (на фиг. 1) не показан поступает на антенну 1 приемоответчика. Часть сигнала отражается от антенны, часть поступает на вход выпрямляющего устройства 4, а еще одна часть через ответвитель 2 проходит на вход регулируемой нагрузки 7.

При поступлении с выпрямляющего устройства 4 электропитания на устройство кодирования 6 происходит его запуск. Это устройство начинает вырабатывать импульсы в соответствии с комбинацией двоичных единиц и нулей, индивидуальной для каждого объекта. Эти импульсы с его выхода поступают на управляющий вход регулируемой нагрузки 7. В момент поступления импульсов емкость варикапа 9 изменяется от одного значения до другого, при этом фаза отраженного от нагрузки 7 сигнала изменяется на 180^о (П), как это видно из фиг.3. Сигналы, отраженные от входа антенны 1 и нагрузки 7 в момент поступления импульсов с устройства кодирования 6 становятся противофазны по сравнению с отсутствием импульсов. Поэтому отраженный от приемоответчика запрашивающий непрерывный (немодулированный) сигнал в момент поступления импульсов на управляющий вход нагрузки 7 модулируется по амплитуде в соответствии с кодом, выработанным устройством кодирования 6.

Приемоответчик по второму варианту исполнения (см.фиг.2) работает аналогично, только электропитание устройство кодирования 6 получает от сухого элемента питания 11.

Технический результат достигается в двух вариантах исполнения приемоответчика. Для обеспечения заданного действия радиуса изобретение требует меньшей мощности генератора запрашивающих сигналов телеметрической системы по следующим причинам. На выпрямляющее устройство 4 поступает СВЧ-сигнал запроса непрерывно (в прототипе со скважинностью, пропорциональной длительности импульсов полезных сигналов устройства 6), а регулируемая нагрузка 7 практически не потребляет тока, так как ее управляющий вход емкостной (устройство кодирования 6 нагружено на варикап 9). Управляемая нагрузка прототипа потребляет ток в тот момент, когда выпрямляющее устройство закорочено, поэтому прототип не может работать без накопительного конденсатора.

Во втором варианте исполнения из-за малого потребления управляемой нагрузкой 7 срок службы сухого элемента увеличивается.

При работе приемоответчика в полосе частот, если регулируемая реактивная нагрузка 7 согласована с антенной по одну сторону резонансного максимума СВЧ-части приемоответчика, варикап позволяет ее рассогласовать по другую, то скачок фазы 180^о ответного сигнала обеспечивается во всей рабочей полосе частот приемоответчика, что обеспечивает одинаковую глубину амплитудной модуляции во всей этой полосе. В прототипе чем шире полоса рабочих частот, тем меньше глубина модуляции, так как уменьшается рассогласование регулируемой нагрузки с антенной за счет ниспадающей резонансной характеристики СВЧ части приемоответчика.

Использование: телеметрические системы идентификации объектов. Сущность изобретения: пневмоответчик содержит антенну 1, ответвитель мощности 2, трансформатор сопротивления 3, выпрямляющее устройство 4, стабилизатор напряжения 5, устройство кодирования информации 6, регулируемую реактивную нагрузку 7, включающую резистор 8, варикап 9, индуктивность 10, источник постоянного тока 11. Даны два варианта выполнения пневмоответчика. 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 2 - 1. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРИЕМООТВЕТЧИК ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ, содержащий антенну, выпрямляющее устройство, стабилизатор напряжения, вход которого соединен с выходом выпрямляющего устройства, устройство кодирования информации об объекте, вход питания которого соединен с выходом стабилизатора напряжения, регулируемую нагрузку, управляющий вход которой соединен с выходом устройства кодирования информации об объекте, отличающийся тем, что введены ответвитель мощности и трансформатор сопротивления, при этом регулируемая нагрузка выполнена реактивной, ответвитель мощности включен на выходе антенны, а выходы его соединены с СВЧ-входом-выходом регулируемой нагрузки и входом трансформатора сопротивления, выход которого соединен с входом выпрямляющего устройства. 2. Приемоответчик телеметрической системы идентификации объектов, содержащий антенну, регулируемую нагрузку, устройство кодирования информации об объекте, выход которого соединен с управляющим входом регулируемой нагрузки и источник постоянного тока, отличающийся тем, что регулируемая нагрузка выполнена реактивной, СВЧ-вход-выход которой соединен с выходом антенны. 3. Приемоответчик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что регулируемая реактивная нагрузка содержит последовательно соединенные индуктивность и варикап, подключенные к ее СВЧ-входу-выходу и последовательно соединенные резистор и варикап, соединенные с управляющим входом реактивной нагрузки.