Данное предлагаемое изобретение относится к области обнаружения и регистрации СВЧ-излучений. Устройство, выполненное в соответствии с предложенным техническим решением, может быть использовано при построении обнаружителей сигналов радарных установок индивидуального пользования, предназначенных для предупреждения водителя автомобиля о работе радарной установки контроля за скоростью движения на данном участке автотрассы.
Для контроля скорости движения автомобилей на автотрассах органами автоинспекции широко используются радарные установки доплеровского типа. Рабочая частота такой установки автоводителю не известна, имеет значительный технологический разброс и может находиться в широком диапазоне возможных ее значений. Для предупреждения водителей о работе такой радарной установки используются автомобильные устройства индивидуального пользования, позволяющие обнаружить и зарегистрировать СВЧ-излучение такой установки. Получив информацию о наличии СВЧ-излучения радара, автоводитель может принять ответные меры снизить скорость движения до допустимой на данном участке автотрассы величины.
Радиоэлектронные устройства, обеспечивающие обнаружение сигналов радарных установок, в том числе и немодулированных сигналов доплеровских радиолокаторов, известны. Одним из известных устройств такого типа является устройство, описанное в книге: Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М. Воениздат МО СССР, 1974 г. стр. 12, рис. 13. Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве первого аналога по отношению к предложенному. Устройство первый аналог состоит из входного ВЧ-тракта, содержащего последовательно включенные приемную антенну, входной фильтр, усилитель высокой частоты, детектор, вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом детектора, индикатор частоты, вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты.
Индикатор частоты позволяет обнаружить наличие СВЧ-излучения, находящегося в полосе пропускания входного фильтра устройства первого аналога. Функционально индикатор частоты в устройстве первом аналоге представляет собой пороговое устройство, вырабатывающее сигнал логического нуля, если выходной сигнал усилителя низкой частоты отсутствует или имеет значение, меньшее порога срабатывания индикатора частоты, и вырабатывающее сигнал логической единицы, если выходной сигнал усилителя низкой частоты превышает порог срабатывания индикатора частоты.
Устройство первый аналог используется только для обнаружения ВЧ-излучения и установления факта принадлежности несущей частоты ВЧ-излучения к диапазону входного фильтра устройства первого аналога.
Его существенными недостатками являются низкая чувствительность, а следовательно, малые дальности, на которых может быть обнаружен источник излучения, невозможность получения какой-либо информации об изменении мощности ВЧ-излучения (а следовательно, и об относительном изменении дальности или направлении взаимного перемещения). Устройство первый аналог работает как формирователь бинарно-квантованного выходного сигнала, т.е. работает по принципу "да-нет"; если мощность ВЧ-излучения достаточна для того, чтобы выходной сигнал усилителя низкой частоты превысил порог срабатывания индикатора частоты, то дальнейшее увеличение мощности ВЧ-излучения уже не влияет на уровень выходного сигнала индикатора частоты, который остается равным значению логической единицы.
Другим известным устройством, предназначенным для обнаружения СВЧ-излучений радарных установок, является устройство, описанное в книге: Вакин С. А. Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М. изд. "Сов. радио", 1968 г. стр. 408, рис. 10.18. Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве второго аналога по отношению к предложенному. Устройство второй аналог состоит из последовательно включенных приемной антенны, детектора, усилителя и индикатора. Устройство - второй аналог работает следующим образом. СВЧ-излучение радара принимается приемной антенной устройства, принятый СВЧ-сигнал детектируется (в случае приема немодулированного излучения на выходе детектора будет квазипостоянное напряжение, значение которого зависит от мощности принятого СВЧ-сигнала радара). Сигнал с выхода детектора усиливается усилителем, например усилителем постоянного тока (УПТ). Выходной сигнал усилителя попадает на индикатор. Если значение выходного сигнала усилителя превысит порог срабатывания индикатора, последний вырабатывает сигнал индикации, говорящий о наличии СВЧ-излучения.
Недостатками устройства второго аналога являются недостаточная чувствительность (а следовательно, малые дальности до радара, на которых обеспечивается обнаружение), невозможность индицировать изменение расстояния до радара или изменение направления взаимного сближения (удаление от радара, приближение к нему).
Срабатывание индикатора в устройстве втором аналоге обеспечивается только при наличии мощного зондирующего СВЧ-сигнала в приемной антенне, в то время как реальные радарные установки контроля скорости движения автомобилей являются маломощными. Недостаточная чувствительность устройства второго аналога объясняется следующим. Сигнал на выходе детектора в устройстве - вторым аналогом является квазипостоянным (имеет вид медленно изменяющегося напряжения). Постоянный уровень выходного сигнала на выходе амплитудного детектора при малой мощности СВЧ-излучения зависит не только от значения мощности принятого СВЧ-сигнала, но и от значения напряжения отсечки прямой ветви вольт-амперной характеристики детектирующего СВЧ-диода. Напряжение отсечки имеет значительную температурную зависимость. Достоверным факт приема СВЧ-излучения можно считать только в том случае, когда вызванное СВЧ-сигналом приращение выходного напряжения детектора существенно превышает изменения напряжения отсечки детектирующего диода в рабочем диапазоне температур. Такие приращения напряжения можно обеспечить только при значительной мощности СВЧ-излучения (при большой мощности передатчика радарной установки и малом расстоянии между радаром и приемной антенной устройства второго аналога). Указанный недостаток приводит к тому, что СВЧ-излучение реальной, маломощной радарной установки контроля скорости либо вовсе не будет зафиксировано, либо будет зафиксировано на малой дальности, т.е. уже после того, как оператор радара получил информацию о скорости движения автомобиля.
Изменение мощности СВЧ-сигнала по мере приближения к радару в устройстве втором аналоге также не может быть зафиксировано, т.к. индикатор устройства второго аналога имеет фиксированный порог, и обеспечивает бинарное квантование сигнала ("логический ноль логическая единица").
Наиболее близко по построению к предложенному устройству является автомобильное устройство обнаружения сигналов радарных установок, описанное в статье: В.А. Глебов, Ю.Н. Ерофеев. Обнаружитель сигналов радарных установок контроля скоростного движения на автотрассах. Журнал "Конверсия", вып. 9/92, 1992 г. стр. 15, рис. 3. Устройство, рассмотренное в данной статье, далее будет рассматриваться в качестве прототипа по отношению к предложенному устройству.
Устройство-прототип состоит из приемной антенны, амплитудного СВЧ-модулятора, амплитудного детектора, генератора сигнала окраски, усилителя сигнала окраски, синхронного (фазового) детектора и регулирующего устройства. Приемная антенна подключена к СВЧ-входу амплитудного модулятора, СВЧ-выход которого соединен с СВЧ-входом амплитудного детектора. Вход управления амплитудного модулятора соединен с выходом генератора сигнала окраски и с входом опорного напряжения синхронного (фазового) детектора. Выход амплитудного детектора соединен с входом регистрирующего устройства.
Устройство-прототип работает следующим образом. СВЧ-зондирующий сигнал радарной установки принимается приемной антенной обнаружителя. Принятый СВЧ-сигнал поступает на СВЧ-вход амплитудного модулятора и в амплитудном модуляторе подвергается "окраске" амплитудной модуляции с помощью сигнала окраски. Частным случаем амплитудной модуляции, наиболее простым для реализации, может быть амплитудная манипуляция с помощью сигнала окраски меандровой формы. Частота "окраски" заранее определена, известна и согласована с полосой пропускания усилителя сигнала окраски, т.е. входит в полосу частот, пропускаемых этим усилителем. СВЧ-сигнал, получивший "окраску", при известной частоте "окраски" поступает на СВЧ-вход амплитудного детектора, в котором детектируется. На выходе детектора выделяется огибающая "окрашенного" СВЧ-сигнала, имеющая частоту "окраски". Это напряжение огибающей усиливается по амплитуде усилителем сигнала окраски и с выхода этого усилителя поступает на сигнальный вход синхронного (фазового) детектора. На вход опорного напряжения синхронного (фазового) детектора поступает выходной сигнал генератора сигнала окраски. Так как выходной сигнал генератора сигнала окраски и выходной сигнал усилителя сигнала окраски имеют одну фазу (сфазированы), то на выходе фазового детектора вырабатывается выходное напряжение. Если величина этого напряжения превысит порог срабатывания регистрирующего устройства, последнее переключается.
Благодаря использованию синхронного (фазового) детектора в выходной цепи обработки принятого сигнала обеспечиваются узкая полоса пропускания выходной цепи, подавление шумовых компонент и высокая чувствительность устройства-прототипа. По сравнению с устройствами-аналогами устройство-прототип обеспечивает приемлемую чувствительность и, как следствие, значительную дальность обнаружения. Являясь беспоисковым по частоте устройством, устройство-прототип имеет малое время обнаружения и установления факта наличия СВЧ-излучения радара.
Недостатками устройства-прототипа являются невозможность установления изменения расстояния между радаром и автомобилем, невозможность определения направления перемещения автомобиля относительно радара (удаления от радара или приближения к нему).
Указанные недостатки вызваны следующим. При использовании регистрирующего устройства порогового типа выходной сигнал регистрирующего устройства оказывается бинарно-квантованным ("логический ноль логическая единица"). Пока выходной сигнал фазового детектора превышает порог срабатывания регистрирующего устройства, уровень выходного сигнала регистрирующего устройства не зависит от значения входного сигнала и остается соответствующим логической единице. Поэтому изменения мощности СВЧ-сигнала, вызванные, например, приближением автомобиля к радару, не вызывают количественного изменения выходного сигнала регистрирующего устройства.
Задача, которая решается при создании предложенного устройства, состоит в обеспечении возможности установления факта изменения расстояния между автомобилем и радаром и определения направления взаимного перемещения автомобиля и радара (приближения автомобиля к радару или удаления от радара).
Решение этой задачи важно с точки зрения практического использования устройств обнаружения: с точки зрения безопасности движения водитель автомобиля не должен совершать ненужных экстренных действий, поэтому принимать ответные меры (снижать скорость движения) он может лишь в одном случае когда с помощью обнаружителя будет установлено, что расстояние между автомобилем и радаром изменяется, причем в сторону сокращения. Таким образом, крайне желательно, чтобы устройство обнаружения сигналов радарных установок давало возможность не только устанавливать наличие сигнала радара, но и определять, уменьшается ли (или, наоборот, увеличивается) расстояние между автомобилем и радаром.
Сущность предложенного технического решения состоит в следующем. Усилитель сигнала окраски должен иметь значительный участок изменения выходного напряжения от изменений амплитуды входного (например, линейный участок зависимости выходного напряжения от входного); в этом случае изменение амплитуды входного сигнала при изменении расстояния от автомобиля до радара будет вызывать изменение амплитуды выходного сигнала усилителя и выходного сигнала, снимаемого с фазового детектора. Регистрирующее устройство требуется выполнить не бинарно-квантующим (однопороговым), а многопороговым. В этом случае увеличение выходного сигнала будет приводить к увеличению количества пороговых уровней, которые превысили выходной сигнал синхронного (фазового) детектора. Устройство съема информации выполняется так, чтобы обеспечивалась световая и звуковая индикация. При этом чем больше пороговых уровней превышено выходным сигналом синхронного детектора, тем большее число световых элементов (например, светодиодов) будет включено и тем больше частота звуковых посылок будет прослушиваться водителем. Таким образом, водитель при увеличении мощности принятого СВЧ-сигнала по количеству включенных светодиодов и увеличению частоты звуковых посылок получит возможность установить приближение автомобиля к радару.
Технически поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем приемную антенну, амплитудный СВЧ-модулятор, имеющий вход управления, СВЧ-вход которого соединен с приемной антенной, амплитудный детектор, СВЧ-вход которого соединен с выходом амплитудного СВЧ-модулятора, усилитель сигнала окраски, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, генератор сигнала окраски, синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя сигнала окраски, а вход опорного напряжения с выходом генератора сигнала окраски и с входом управления амплитудного СВЧ-модулятора, регистрирующее устрой1ство, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, регистрирующее устройство выполнено состоящим из многоуровневого компаратора, вход которого является входом регистрирующего устройства, первого, второго, третьего и четвертого светодиодов, первого, второго, третьего и четвертого диодов, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, генератора звуковой частоты, содержащего последовательно включенные формирователь длительности звуковой посылки с электронным управлением частотой посылок, вход которого является входом генератора звуковой частоты, и генератор частоты заполнения, выход которого является выходом генератора звуковой частоты, и акустического излучателя, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора звуковой частоты, причем первый выход многоуровневого компаратор соединен с анодом первого светодиода и с анодом первого диода, катод которого соединен с одним выводом первого резистора, второй выход многоуровневого компаратора соединен с анодом второго светодиода и с анодом второго диода, катод которого соединен с одним выводом второго резистора, третий выход многоуровневого компаратора соединен с анодом третьего светодиода и с анодом третьего диода, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора, четвертый выход многоуровневого компаратора соединен с анодом четвертого светодиода и анодом четвертого диода, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора, другие выводы светодиодов соединены между собой и с общей шиной устройства, а другие выводы первого, второго, третьего и четвертого резисторов соединены между собой и с входом генератора звуковой частоты.
Существенными признаками предложенного устройства являются
наличие в его составе приемной антенны, амплитудного СВЧ-модулятора, амплитудного детектора, усилителя сигнала окраски, синхронного детектора, регистрирующего устройства,
связь приемной антенны с СВЧ-входом амплитудного СВЧ-модулятора, СВЧ-выхода амплитудного СВЧ-модулятора с СВЧ-входом амплитудного детектора, выхода амплитудного детектора с входом усилителя сигнала окраски, выхода усилителя сигнала окраски с сигнальным входом синхронного детектора, входа опорного напряжения синхронного детектора с выходом генератора сигнала окраски и с входом управления амплитудного СВЧ-модулятора, выхода синхронного детектора с входом регистрирующего устройства,
выполнение регистрирующего устройства из многоуровневого компаратора, вход которого является входом регистрирующего устройства, первого, второго, третьего и четвертого светодиодов, первого, второго третьего и четвертого диодов, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, генератора звуковой частоты, содержащего последовательно включенные формирователь длительности звуковой посылки с электронным управлением частотой посылок, вход которого является входом генератора звуковой частоты, и генератора частоты заполнения, выход которого является входом генератора звуковой частоты, и акустического излучателя,
соединение сигнального входа акустического излучателя с выходом генератора звуковой частоты, первого выхода многоуровневого компаратора с анодом первого светодиода и анодом первого диода, катод которого соединен с одним выводом первого резистора, второго выхода многоуровневого компаратора с анодом второго свтодиода и с анодом второго диода, катод которого соединен с одним выводом второго резистора, третьего выхода многоуровневого компаратора с анодом третьего светодитода и с анодом третьего диода, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора, четвертого выхода многоуровневого компаратора с анодом четвертого светодиода и анодом четвертого диода, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора, катодов первого, второго, третьего и четвертого светодиодов между собой и с общей шиной устройства, другого вывода первого резистора с другими выводами второго, третьего и четвертого резисторов и с входом генератора звуковой частоты,
использование усилителя сигнала окраски, обеспечивающего изменение выходного сигнал частоты окраски при изменении входного сигнала в тех пределах изменения расстояния между автомобилем и радаром, где предполагается регистрировать факт приближения к радару или удаления от него.
Общими с устройствами-прототипом существенными признаками являются
наличие в его составе приемной антенны, амплитудного СВЧ-модулятора, амплитудного детектора, усилителя сигнала окраски, синхронного детектора и регистрирующего устройства,
связь приемной антенны с СВЧ-входом амплитудного СВЧ-модулятора, СВЧ-выхода амплитудного СВЧ-модулятора с СВЧ-входом амплитудного детектора, выхода амплитудного детектора с входом усилителя сигнала окраски, выхода усилителя сигнала окраски с сигнальным входом синхронного детектора, входа опорного напряжения синхронного детектора с выходом генератора сигнала окраски и с входом управления амплитудного СВЧ-модулятора, выхода синхронного детектора с входом регистрирующего устройства.
Отличительными признаками предложенного устройства являются
выполнение регистрирующего устройства из многоуровневого компаратора, вход которого является входом регистрирующего устройства, первого, второго, третьего и четвертого светодиодов, первого, второго, третьего и четвертого диодов, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, генератора звуковой частоты, содержащего последовательно включенные формирователь длительности звуковой посылки с электронным управлением частотой посылок, вход которого является входом генератора звуковой частоты, и генератора частоты заполнения, выход которого является выходом генератора звуковой частоты, и акустического излучателя,
соединение сигнального входа акустического излучателя с выходом генератора звуковой частоты, первого выхода многоуровневого компаратора с анодом первого светодиода и с анодом первого диода, катод которого соединен с одним выводом первого резистора, второго выхода многоуровневого компаратора с анодом второго светодиода и с анодом второго диода, катод которого соединен с одним выводом второго резистора, третьего выхода многоуровневого компаратора с анодом третьего светодиода и с анодом третьего диода, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора, четвертого выхода многоуровневого компаратора с анодом четвертого светодиода и с анодом четвертого диода, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора, катодов первого, второго, третьего и четвертого сетодиодов между собой и с общей шиной устройства, другого вывода первого, другого вывода второго, другого вывода третьего и другого вывода четвертого резисторов между собой и с входом генератора звуковой частоты,
выполнение усилителя сигнала окраски в виде функционального преобразователя амплитуд переменных напряжений, имеющего нарастающую зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного в рабочем интервале амплитуд входного сигнала.
В указанном диапазоне амплитуд минимальная амплитуда входного сигнала усилителя соответствует максимальной дальности обнаружения радара, максимальная той дальности, на которой радар может зафиксировать скорость движения автомобиля. Вид нарастающей зависимости амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного непринципиален: она может быть линейной, экспоненциально-нарастающей и т.д. Соответственно выполнение усилителя в виде подобного функционального преобразователя также может быть различным - например, в виде логарифмического усилителя. При выполнении функционального преобразователя в виде логарифмического усилителя выполнение его может быть таким: логарифмический усилитель может состоять из операционного усилителя, диода и резистора, один вывод которого является входом усилителя, другой вывод соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и анодом диода, катод которого соединен с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход операционного усилителя при этом соединен с корпусом устройства (см. А.Г. Алексенко. Основы микросхемотехники, М. изд. "Сов. радио", 1977 г. стр. 241, рис. 8.3.3).
Основной технический эффект от использования предложенного технического решения состоит в обеспечении возможности установить с помощью данного обнаружителя факт изменения расстояния между автомобилем и радаром контроля скорости.
Дополнительный технический эффект состоит
в возможности установить факт приближения автомобиля к радарной установке (отличать приближение автомобиля к радару от удаления автомобиля от радара с тем, чтобы водитель принимал ответную меру устранил допущенное превышение скорости движения в наиболее важном для него случае: при приближении автомобиля к радару контроля скорости),
в использовании световой и звуковой индикации, взаимно дополняющих друг друга и позволяющих водителю получить нужную информацию о приближении к радару в таких ситуациях, когда автоводитель не имеет возможности непрерывно следить за показаниями светового индикатора.
Можно установить следующую причинно-следственную связь при достижении оговоренного технического эффекта:
использование усилителя сигнала окраски, выполненного в виде функционального преобразователя амплитуд сигнала, имеющего нарастающую зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного в рабочем интервале амплитуд входного сигнала, позволит получить информацию об относительном увеличении мощности СВЧ-сигнала, поступающего в приемную антенну, т.е. о сокращении расстояния между радаром и автомобилем (в устройстве-прототипе было достаточно получения превышения выходного сигнала синхронного детектора над единственным, установленным в устройстве порогом сравнения; после достижения этого порогового уровня выходного сигнала усилитель сигнала окраски мог работать уже как ограничитель напряжения, т.е. в режиме усилителя-ограничителя; в предложенном устройстве необходимо применить усилитель с нарастающим участком зависимости выходного напряжения от входного во всем рабочем диапазоне изменения дистанций от максимальной дальности обнаружения радара до той дальности до радара, на которой радар уже имеет возможность определить скорость автомобиля);
если усилитель сигнала окраски позволяет получить выходное напряжение, нарастающее по мере приближения автомобиля к радару, то использование многоуровневого компаратора позволит при изменении расстояния изменять количество выходов многоуровневого компаратора, на которых действует сигнал логической единицы, и тем самым формировать выходной сигнал, квантованный по напряжению и содержащий информацию об относительном изменении расстояния до радара;
включение в дополнение к светодиодам регистрирующего устройства канала звуковой индикации с использованием формирователя длительности звуковых посылок с электронным управлением частотой этих посылок позволяет создать второй канал индикации, дающий информацию водителю о приближении к радару в тех случаях, когда при сложной дорожной ситуации водитель не имеет возможности постоянно следить за показаниями светового индикатора на светодиодах.
На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства, на фиг. 2 графики напряжений в характерных точках предложенного устройства.
Предложенное устройство содержит приемную антенну 1, амплитудный СВЧ-модулятор 2, имеющий СВЧ-вход 3, СВЧ-выход 4 и вход управления 5, амплитудный детектор 6, имеющий СВЧ-вход 7 и выход 8, усилитель сигнала окраски 9, имеющий вход 10 и выход 11, генератор сигнала окраски 12, имеющий выход 13, синхронный детектор 14, имеющий сигнальный вход 15, вход опорного напряжения 16 и выход 17, регистрирующее устройство 18, имеющее вход 19 и состоящее из многоуровневого компаратора 20, имеющего вход 21, первый выход 22, второй выход 23, третий выход 24 и четвертый выход 25, первого светодиода 26, второго светодиода 27, третьего светодиода 28, четвертого светодиода 29, первого диода 30, второго диода 31, третьего диода 32, четвертого диода 33, первого резистора 34, второго резистора 35, третьего резистора 36, четвертого резистора 37, генератора звуковой частоты 38, имеющего вход 39 и выход 40 и включающего в свой состав формирователь длительности звуковой посылки 41 с электронной регулировкой частоты посылок, имеющий вход 42 и выход 43, и генератор частоты заполнения 44, имеющий вход 45 и выход 46, акустический излучатель 47, имеющий сигнальный вход 48.
СВЧ-вход 3 амплитудного модулятора 2 соединен с приемной антенной 1, СВЧ-выход 4 амплитудного модулятора 2 соединен с СВЧ-входом 7 амплитудного детектора 6, выход 8 которого соединен с входом 10 усилителя сигнала окраски 9. Выход 11 усилителя сигнала окраски 9 соединен с сигнальным входом 15 синхронного детектора 14, вход опорного напряжения 16 которого соединен с входом управления 5 амплитудного модулятора 2 и с выходом 13 генератора сигнала окраски 12. Выход 17 синхронного детектора 14 соединен с входом 19 регистрирующего устройства 18 и через указанный входной вывод 19 с входом 21 многоуровневого компаратора 20. Первый выход 22 многоуровневого компаратора 20 соединен с анодом первого светодиода 26 и с анодом первого диода 30, катод которого соединен с одним выводом первого резистора 34. Второй выход 23 многоуровневого компаратора 20 соединен с анодом второго светодиода 27 и с анодом второго диода 31, катод которого соединен с одним выводом второго резистора 35. Третий выход 24 многоуровневого компаратора 20 соединен с анодом третьего светодиода 28 и анодом третьего диода 32, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора 36. Четвертый вывод 25 многоуровневого компаратора 20 соединен с анодом четвертого светодиода 33, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора 37. Катоды первого 26, второго 27, третьего 28 и четвертого 29 светодиодов соединены между собой и с общей шиной устройства. Другие выводы первого 34, второго 35, третьего 36 и четвертого 37 резисторов соединены между собой и с входом 39 генератора звуковой частоты 38 и через указанный входной вывод 39 с входом 42 формирователя длительности звуковой посылки 41, выход 43 которого соединен с входом 45 генератора частоты 44. Выход 46 генератора частоты заполнения 44 соединен с выходом 40 генератора звуковой частоты и через указанный выходной вывод 40 с сигнальным входом 48 акустического излучателя 47.
Предложенное устройство работает следующим образом. Зондирующий СВЧ-сигнал радара принимается приемной антенной 1 устройства и поступает на СВЧ-вход 3 амплитудного СВЧ-модулятора 2. В амплитудном СВЧ-модуляторе 2 СВЧ-сигнал приобретает "окраску" амплитудную модуляцию на известной частоте "окраски", задаваемой сигналом генератора сигнала окраски 12. В простейшем случае такая "окраска" может обеспечиваться за счет амплитудной манипуляции в амплитудном СВЧ-модуляторе 2 с помощью меандрового напряжения "окраски", подаваемого с выхода 13 генератора сигнала окраски 12. Промодулированный по амплитуде сигналом известной частоты СВЧ-сигнал с априорно неизвестной несущей частотой окраски с СВЧ-выхода 4 амплитудного модулятора 2 поступает на СВЧ-вход 7 амплитудного детектора 6. В результате амплитудного детектирования СВЧ-сигнала на выходе 8 амплитудного детектора 6 выделяется огибающая СВЧ-сигнала, имеющая частоту и фазу сигнала окраски. Этот сигнал огибающей с выхода 8 амплитудного детектора 6 поступает на вход 10 усилителя сигнала окраски 9. На выходе 11 этого усилителя вырабатывается сигнал огибающей, усиленный по амплитуде. Он поступает на сигнальный вход 15 синхронного детектора 14, на вход опорного напряжения 16 которого подается сигнал окраски с выхода 13 генератора сигнала окраски 12. Так как напряжения на сигнальном входе 15 и входе опорного напряжения 16 синхронного детектора 14 имеют одинаковые частоту и фазу, на выходе 17 синхронного детектора вырабатывается постоянное напряжение, значение которого пропорционально амплитуде огибающей на входе 10 усилителя сигнала окраски, т.е. зависит от мощности принятого СВЧ-сигнала. Выходной сигнал синхронного детектора, вырабатываемый на его входе 17, служит входным для многоуровневого компаратора 20. На фиг. 1 многоуровневый компаратор 20 имеет четыре уровня сравнения, это количество уровней показано, однако, только для иллюстрации конкретного примера, в действительности число уровней может быть и иным пять, шесть и т.д. Многоуровневый компаратор имеет несколько (на фиг. 1 четыре) уровней сравнения. Если входной сигнал превысил первый уровень сравнения, входной сигнал в форме логической единицы появится только на первом его выходе 22. Если входной сигнал на выходе 21 превысил второй уровень сравнения, выходной сигнал в форме логической единицы появится на первом выходе 22 и на втором выходе 23. На остальных выходах (24 и 25) будет сохраняться логический ноль. Если входной сигнал на входе 21 по мере своего возрастания превысит третий уровень сравнения, выходной сигнал в форме логической единицы будет существовать на первом 22, втором 23 и третьем 24 выходах многоуровневого компаратора 20, сигнал на четвертом выходе 25 будет сохранять значение логического нуля. Наконец, если значение сигнала на входе 21 многоуровневого компаратора 20 превысило четвертый пороговый уровень, значение логической единицы выходного сигнала будет на всех четырех выходах 22, 23, 24 и 25. Соответственно при входном сигнале, недостаточном для превышения первого порогового уровня, не зажигается ни один из светодиодов 26-29. В том случае, если сигнал на входе 21 многоуровневого компаратора 20 превысил первый пороговый уровень, но не превысил второго, зажигается только первый светодиод 26. Если сигнал на выходе 21 превысил второй уровень сравнения, но не превысил третий, то логическая единица выходного сигнала на первом выходе 22 многоуровневого компаратора 20 и втором его выходе 23 вызовет зажигание двух светодиодов первого 26 и второго 27. Если входной сигнал на входе 21 многоуровневого компаратора 20 превысил третий уровень сравнения, но не превысил четвертый, то появление сигнала логической единицы на первом выходе 22 многоуровневого компаратора 20, втором его выходе 23 и третьем выходе 24 приведет к зажиганию трех светодиодов первого 26, второго 27 и третьего 28. Если входной сигнал на входе 21 многоуровневого компаратора 20 превысил четвертый уровень сравнения, то зажгутся все четыре светодиода первый 26, второй 27, третий 28 и четвертый 29. Таким образом, водитель автомобиля имеет световую информацию об изменении мощности принимаемого СВЧ-сигнала: если количество зажженных светодиодов увеличивается (сначала зажегся один, потом - два, потом три, первый, второй и третий), то это означает, что мощность СВЧ зондирующего сигнала нарастает, т. е. автомобиль приближается к радару. Такая световая индикация дает возможность установить факт приближения автомобиля к радарной установке.
Однако во многих случаях такая световая индикация недостаточна: в сложной дорожной обстановке водитель, наблюдая за проезжей частью автотрассы, может не обратить внимания на световой сигнал регистрирующего устройства 18 (или не иметь возможности отвлечься для слежения за изменением количества включенных светодиодов). В этом случае полезную роль может сыграть второй информационный канал, звуковой, имеющийся в предложенном устройстве и работающий параллельно световой индикации. Работа элементов звуковой индикации сводится к следующему.
Если логическая единица выходного сигнала появилась только на первом выходе 22 многоуровневого компаратора 20, то из четырех диодов 30-33 во включенном состоянии будет находиться только первый диод 30. Если сигнал логической единицы присутствует на первом выходе 22 многоуровневого компаратора 20 и на втором его выходе 23, то во включенном состоянии будут находиться первый диод 30 и второй диод 31. Число включенных диодов возрастает по мере увеличения амплитуды огибающей и сигнала на входе 19 регистрирующего устройства 18.
Формирователь длительности звуковой посылки 41 представляет собой формирующее устройство, обеспечивающее получение выходных импульсов постоянной длительности с периодом повторения, зависящим от входного тока. Если в проводящем состоянии находится только первый диод 30, то входной ток формирователя длительности звуковой посылки 41 при заданном уровне напряжения логической единицы будет определяться сопротивлением первого резистора 34. Если в проводящем состоянии находятся первый 30 и второй 31 диоды, то входной ток формирователя длительности звуковой посылки увеличится: он будет определяться сопротивлением как первого резистора 34, так и второго резистора 35. По мере того, как число включившихся диодов увеличивается, входной ток формирователя длительности звуковой посылки будет увеличиваться. Соответственно будет увеличиваться частота повторения выходных сигналов этого формирователя при неизменной длительности этих сигналов. Выходные сигналы формирователя длительности звуковой посылки 41 с его выхода 43 поступают на вход 45 генератора звуковой частоты заполнения 44. Генератор частоты заполнения формирует сигнал звуковой частоты во время формирования длительности звуковой посылки. В результате интервал длительности звуковой посылки будет заполнен гармоническим напряжением звуковой частоты. Сигнал звуковой частоты с выхода 46 генератора частоты заполнения 44 через выходной контакт 40 регистрирующего устройства 18 поступает на сигнальный вход 48 акустического излучателя 47. Роль акустического излучателя может играть малогабаритный динамик, телефонная капсула и т.д.
По мере приближения к радару и увеличения числа включившихся диодов 30-33 входной ток формирователя длительности звуковой посылки увеличивается и частота следования этих посылок возрастает. Возрастает частота звуковых сигналов акустического излучателя 47 (при неизменности тока звуковой частоты). Возрастание частоты звуковых посылок будет информировать водителя о приближении к радару контроля скорости движения, работающему на данном участке автотрассы.
Таким образом, предложенное устройство дает возможность установить не только факт работы радара на данном участке автотрассы, но и определить, приближается ли автомобиль к радару или удаляется от него.
Предложенное техническое решение было проверено экспериментально. Был создан лабораторный образец устройства обнаружения, работавший от аккумуляторной батареи автомобиля и крепившийся на солнцезащитном щитке в салоне автоводителя. Лабораторный образец работал в диапазоне 10-12 и 23-25 ГГц и обеспечивал чувствительность на несущей частоте 10, 525 ГГц, равную 100 дБ/Вт, на частоте 24, 16 ГГц, равную 95 дБ/Вт, что соответствовало дальности от радара на границе обнаружения 1,5-1,7 км. Число порогов срабатывания в многоуровневом компараторе 20 при эксперименте было выбрано равным 5, на границе обнаружения зажигался первый светодиод 26, после возрастания входного сигнала (по мере приближения автомобиля к радару) примерно на 12 дБ срабатывали все пять световых диодов. Генератор звуковой частоты создавал посылки длительностью 60-90 мс, частота которых на пороге чувствительности (при появлении сигнала на первом выходе многоуровневого компаратора) составляла 1 Гц, при увеличении сигнала до достижения второго уровня сравнения 2 Гц, третьего 5 Гц, четвертого 8 Гц, пятого 16 Гц.
Таким образом, эксперимент подтвердил как реализуемость предложенного технического решения, так и оговоренный в заявке положительный эффект от его использования.
Использование: для обнаружения сигналов радарных установок контроля скорости движения на автотрассах. Сущность изобретения: устройство содержит приемную антенну, амплитудный СВЧ-модулятор, амплитудный детектор, усилитель сигнала окраски, синхронный детектор, генератор сигнала окраски и регистрирующее устройство, состоящее из многоуровневого компаратора, вход которого является входом регистрирующего устройства, первого, второго, третьего и четвертого светодиодов, первого, второго, третьего и четвертого диодов, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, генератора звуковой частоты, состоящего из последовательно включенных формирователя длительности звуковой посылки с электронной регулировкой частоты посылок, вход которого является входом генератора звуковой частоты, и генератора частоты заполнения, выход которого является выходом генератора звуковой частоты, и акустического излучателя. Приемная антенна подключена к СВЧ-входу амплитудного СВЧ-модулятора, выход которого соединен с СВЧ-входом амплитудного детектора. Выход амплитудного детектора соединен с входом усилителя сигнала окраски, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора. Вход опорного напряжения синхронного детектора соединен с входом управления амплитудного СВЧ-модлулятора и с выходом генератора сигнала окраски. Выход синхронного детектора соединен с входом регистрирующего устройства и через указанный входной вывод с входом многоуровневого компаратора. Первый выход многоуровневого компаратора соединен с анодом первого светодиода и с анодом первого диода, катод которого соединен с одним выводом первого резистора. Второй выход многоуровневого компаратора соединен с анодом второго светодиода и с анодом второго диода, катод которого соединен с одним выводом второго резистора. Третий выход многоуровневого компаратора соединен с анодом третьего светодиода и с анодом третьего диода, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора. Четвертый выход многоуровневого компаратора соединен с анодом четвертого светодиода и с анодом четвертого диода, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора. Другой вывод первого, другой вывод второго, другой вывод третьего и другой вывод четвертого резисторов соединены с входом генератора звуковой частоты, выход которого соединен с сигнальным входом акустического излучателя. Катод первого, катод второго, катод третьего и катод четвертого светодиодов соединены с общей шиной (корпусом) устройства. 2 ил.
Автомобильное устройство обнаружения сигналов радарных установок контроля скорости движения на автотрассах, содержащее приемную антенну, амплитудный СВЧ-модулятор, СВЧ-вход которого соединен с приемной антенной, амплитудный детектор, СВЧ-вход которого соединен с СВЧ-выходом амплитудного СВЧ-модулятора, усилитель сигнала окраски, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, генератор сигнала окраски, синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя сигнала окраски, вход опорного напряжения с выходом генератора сигнала окраски, соединенным также с входом управления амплитудного СВЧ-модулятора, регистрирующее устройство, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, и общую шину, отличающееся тем, что усилитель сигнала окраски выполнен в виде функционального преобразователя напряжений с нарастающей зависимостью амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного в рабочем диапазоне амплитуд сигнала, а регистрирующее устройство выполнено состоящим из многоуровневого компаратора, вход которого является входом регистрирующего устройства, первого четвертого светодиодов, первого четвертого диодов, первого четвертого резисторов, генератора звуковой частоты, содержащего последовательно включенные формирователь длительности звуковой посылки с электронной регулировкой частоты посылок, вход которого является входом генератора звуковой частоты, и генератора частоты заполнения, выход которого является выходом генератора звуковой частоты, и акустического излучателя, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора звуковой частоты, причем первый выход многоуровневого компаратора соединен с анодом первого светодиода и с анодом первого диода, катод которого соединен с одним выводом первого резистора, второй выход многоуровневого компаратора соединен с анодом второго светодиода и с анодом второго диода, катод которого соединен с одним выводом второго резистора, третий выход многоуровневого компаратора соединен с анодом третьего светодиода и с анодом третьего диода, катод которого соединен с одним выводом третьего резистора, четвертый выход многоуровневого компаратора соединен с анодом четвертого светодиода и с анодом четвертого диода, катод которого соединен с одним выводом четвертого резистора, катоды первого - четвертого светодиодов соединены с общей шиной устройства, а другие выводы первого четвертого резисторов соединены с входом генератора звуковой частоты.
| Конверсия | |||
| - М., 1992, вып | |||
| Разборный с внутренней печью кипятильник | 1922 |
|
SU9A1 |
