НЕЛИНЕЙНЫЙ РАДАР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПРОДУКТОПРОВОДОВ Российский патент 2009 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при разработке мобильных нелинейных радиолокационных систем для дистанционного мониторинга продуктопроводов (нефтепроводов, газопроводов и амиакопроводов).

Известны нелинейные радары, например система METRRA [Зарубежная радиоэлектроника, № 11, 1984, стр.49-50, рис.23, патент US № 4053891, G01S 9/02, патент US № 3836960, G01S 9/02], которые содержат последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, фильтр нижних частот и передающую антенну, а также последовательно соединенные приемную антенну, полосовой фильтр, приемник и индикаторное устройство, при этом второй вход усилителя мощности через последовательно соединенный модулятор и синхронизатор подключен ко второму входу приемника.

Существует два варианта построения систем METRRA [Зарубежная радиоэлектроника, № 11, 1984, стр.50]:

с использованием передатчика, работающего на одной частоте, и приемника гармоник частоты передатчика;

с использованием передатчика, работающего на двух частотах, и приемника, настроенного на сигнал одной из комбинационных частот.

Однако для первого варианта при поиске протяженных металлических объектов, находящихся под земляным покровом, с увеличением частоты полезного сигнала в три раза возрастают его потери, вызванные поглощением на трассе распространения, что приводит к уменьшению дальности обнаружения искомого объекта.

Недостатком известного устройства является небольшая дальность и низкая точность обнаружения объектов и невозможность распознавания обнаруженных объектов.

Во втором случае при облучении протяженных металлических объектов, находящихся под земляным покровом, двухчастотным сигналом нелинейный контакт выполняет функцию находящегося на расстоянии смесителя, вырабатывающего ряд комбинационных частот.

Недостатком второго варианта построения нелинейного радара являются высокие требования к линейности передатчика и передающего тракта в целом, а также отсутствие возможности селекции обнаруженных объектов по дальности.

Известно радиолокационное устройство распознавания искусственных целей, описанное в патенте RU № 2079856, опубликованное 20.05.97 г., G01S 13/02. Данное устройство содержит генератор, усилитель, антенну, антенный переключатель, синхронизатор, модулятор, усилитель, гетеродин, М умножителей частоты, 2М смесителей, 2М фильтров, М усилителей промежуточной частоты, М амплитудных детекторов, М блоков деления, М блоков сравнения, датчик опорных напряжений, схему И, индикаторное устройство.

Недостатком известного устройства является небольшая дальность обнаружения исследуемых объектов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является нелинейный радар для обнаружения исполнительных радиоэлектронных устройств управления взрывом [патент RU № 2251708, G01S 13/02, опубл. 10 мая 2005 г.], принятый за прототип.

На фиг.1 представлена структурная схема нелинейного радара-прототипа, где приняты следующие обозначения:

1 - опорный генератор;

2.1, 2.2 - первый и второй делители частоты;

3 - линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор;

4.1-4.7 - первый-седьмой полосовые фильтры (ПФ);

5.1-5.4 - первый-четвертый смесители;

6 - блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала;

7 - усилитель мощности;

8 - фильтр нижних частот (ФНЧ),

9 - передающая антенна;

10 - приемная антенна;

11 - приемник;

12 - индикаторное устройство;

13 - блок формирования гетеродинных сигналов;

23 - режекторный фильтр;

24 - блок фильтров точной селекции;

25 - блок формирования гетеродинного ЛЧМ сигнала.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, первый делитель частоты 2.1, ЛЧМ генератор 3, первый ПФ 4.1, второй делитель частоты 2.2, третий ПФ 4.3, первый смеситель 5.1, четвертый ПФ 4.4, блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала 6, усилитель мощности 7, ФНЧ 8 и передающая антенна 9. Кроме того, последовательно соединенные приемную антенну 10, пятый ПФ 4.5, второй смеситель 5.2, шестой ПФ 4.6, третий смеситель 5.3, седьмой ПФ 4.7, режекторный фильтр 23, четвертый смеситель 5.4, блок фильтров точной селекции 24, приемник 11 и индикаторное устройство 12, второй вход которого соединен с выходом первого делителя частоты 2.1. При этом выход ЛЧМ генератора 3 через последовательно соединенные второй ПФ 4.2 и блок формирования гетеродинных сигналов 13 соединен со вторым входом второго смесителя 5.2. Выход опорного генератора 1 соединен со вторыми входами ЛЧМ генератора и первого смесителя 5.1 и входом блока формирования гетеродинного ЛЧМ сигнала 25, два выхода которого соединены со вторыми входами третьего 5.3 и четвертого 5.4 смесителей соответственно.

Недостатками нелинейного радара-прототипа являются ограничения на работу по нечетным гармоникам и невозможность использования для дистанционного мониторинга протяженных металлических объектов.

Целью изобретения является увеличение дальности обнаружения комбинационных сигналов, формируемых контактами «метал-окисел-метал» за счет облучения их двумя независимыми зондирующими ЛЧМ сигналами, а также сочетания корреляционной обработки с узкополосной фильтрацией полезных сигналов от помех и последующего их линейного сложения.

Для устранения указанных недостатков в нелинейный радар, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор и первый полосовой фильтр (ПФ), последовательно соединенные первый блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала и первый усилитель мощности, последовательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) и передающую антенну, а также второй ПФ, вход которого соединен с выходом (ЛЧМ) генератора, кроме того, последовательно соединенные приемник и индикаторное устройство, второй вход которого подсоединен к выходу делителя частоты, последовательно соединенные приемную антенну, пятый ПФ, третий смеситель и седьмой ПФ, последовательно соединенные блок формирования гетеродинных сигналов, второй смеситель и шестой ПФ, последовательно соединенные третий ПФ, первый смеситель и четвертый ПФ, а также четвертый смеситель, при этом выход опорного генератора соединен со вторым входом ЛЧМ генератора, согласно изобретению введены последовательно соединенные первый направленный ответвитель, первый вентиль и первый сумматор, выход которого соединен с входом ФНЧ, последовательно соединенные второй блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала, второй усилитель мощности, второй направленный ответвитель и второй вентиль, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также второй сумматор, выход которого соединен с входом приемника, последовательно соединенные блок задержки и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и фазовращатель, выход которого соединен с входом третьего ПФ, причем выход четвертого ПФ соединен с входами второго смесителя и входом блока задержки, выход седьмого ПФ соединен с входом четвертого смесителя и первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом УПЧ, выход четвертого смесителя через восьмой ПФ соединен со вторым входом второго сумматора, при этом выход опорного генератора соединен со вторым входом АЦП и входом блока формирования гетеродинных сигналов, выход которого соединен со вторым входом четвертого смесителя 5.4, кроме того, выходы первого ПФ и второго ПФ соединены с входами первого и второго блоков формирования зондирующего ЛЧМ сигнала соответственно, выход шестого ПФ соединен с первым входом второго сумматора, второй выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом первого смесителя, выход первого усилителя мощности соединен с первым входом первого направленного ответвителя, второй выход которого соединен со вторым входом третьего смесителя, второй вход фазовращателя подсоединен к приемной антенне.

На фиг.2 представлена структурная схема предлагаемого нелинейного радара для дистанционного мониторинга продуктопроводов.

На фиг.3 амплитудно-частотные спектры сигналов на входе четвертого полосового фильтра.

На фиг.4 приведена амплитудно-частотная характеристика четвертого полосового фильтра.

На фиг.5 приведен амплитудно-частотный спектр полезного сигнала на выходе четвертого полосового фильтра.

Структурная схема предлагаемого нелинейного радара представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:

1 - опорный генератор;

2 - делитель частоты;

3 - ЛЧМ генератор;

4.1-4.8 - первый-восьмой полосовые фильтры (ПФ);

5.1-5.4 - первый-четвертый смесители;

6.1, 6.2 - первый и второй блоки формирования зондирующего ЛЧМ сигнала;

7.1, 7.2 - первый и второй усилители мощности;

8 - фильтр нижних частот (ФНЧ),

9 - передающая антенна;

10 - приемная антенна;

11 - приемник;

12 - индикаторное устройство;

13 - блок формирования гетеродинных сигналов;

14.1, 14.2 - первый и второй направленные ответвители;

15.1, 15.2 - первый и второй вентили;

16.1, 16.2 - первый и второй сумматоры;

17 - фазовращатель;

18 - блок задержки;

19 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

20 - фазовый детектор;

21 - интегратор;

22 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Предлагаемый нелинейный радар содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, делитель частоты 2, ЛЧМ генератор 3, первый ПФ 4.1, первый блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала 6.1, первый усилитель мощности 7.1, первый направленный ответвитель 14.1, первый вентиль 15.1, первый сумматор 16.1, ФНЧ 8 и передающую антенну 9. Кроме того, последовательно соединенные второй ПФ 4.2, второй блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала 6.2, второй усилитель мощности 7.2, второй направленный ответвитель 14.2, второй вентиль 15.2, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 16.1, при этом вход второго ПФ 4.2 подсоединен к выходу ЛЧМ генератора 3, а также последовательно соединенные приемную антенну 10, пятый ПФ 4.5, третий смеситель 5.3, седьмой ПФ 4.7, четвертый смеситель 5.4 и восьмой ПФ 4.8, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 16.2, последовательно соединенные фазовращатель 17, третий ПФ 4.3, первый смеситель 5.1, четвертый ПФ 4.4, второй смеситель 5.2, шестой ПФ 4.6, второй сумматор 16.2 и приемник 11, выход которого соединен с первым входом индикаторного устройства 12, второй вход которого подсоединен к выходу делителя частоты 2. Выход седьмого ПФ 4.7 через последовательно соединенные фазовый детектор 20, интегратор 21 и АЦП 22 соединен с первым входом фазовращателя 17, выход четвертого ПФ 4.4 через последовательно соединенные блок задержки 18 и УПЧ 19 соединен со вторым входом фазового детектора 20.

Выход опорного генератора 1 соединен со вторыми входами ЛЧМ генератора 3 и АЦП 22 и входом блока формирования гетеродинных сигналов 13, выход которого соединен со вторыми входами второго 5.2 и четвертого 5.4 смесителей. Второй выход первого направленного ответвителя 14.1 соединен со вторым входом третьего смесителя 4.3, а второй вход второго направленного ответвителя 14.2 соединен со вторым входом первого смесителя 5.1.

Для реализации технического решения может быть использовано стандартное промышленное оборудование. Так, опорный генератор 1 представляет собой генератор с кварцевой стабилизацией, выполненный, например, на микросхеме серии К564ЛН2 [В.Н.Вениаминов, О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко. Микросхемы и их применение: Справ. пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г. 240 с, стр.210, рис.7.10д].

Делитель частоты 2 может быть выполнен, например, на микросхеме серии КМ155ИЕ8 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с: ил., стр.129, 81].

ЛЧМ генератор 3 представляет собой, например, схему цифрового синтезатора ЛЧМ сигнала [Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников В.С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. - М.: Радио и связь, 1983. - 192 с., ил., стр.55, рис.4.12].

Фильтр 8 нижних частот, полосовые фильтры 4.1-4.8 могут быть выполнены, например, по схеме полосового фильтра [Радиопередающие устройства. / М.В.Балакирев, Ю.С.Вохмяков, А.В.Журиков и др. Под ред. О.А.Челнокова. - М.: Радио и связь, 1982. - 256 с., ил., стр.94, рис.4.12].

Смесители 5.1-5.4 представляют собой, например, диодные преобразователи частоты, выполненные по балансной схеме [М.С.Шумилин, В.Б.Козырев, В.А.Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.: ил., стр.178, рис.2.77].

Блоки 6.1 и 6.2 формирования зондирующих ЛЧМ сигналов могут быть выполнены по схеме ФАПЧ с умножением входного опорного ЛЧМ сигнала в N раз [Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: 1987. - 320 с.: ил., см. стр.183, рис.4. 18, б].

Блок 13 формирования гетеродинных сигналов состоит из схемы ФАПЧ с умножением в N раз [Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: 1987. - 320 с.: ил., стр.183, рис.4. 18, б], где N - коэффициент умножения сигнала, поступающего с выхода опорного генератора, аналогичен коэффициенту умножения опорных ЛЧМ сигналов при формировании первого и второго зондирующих ЛЧМ сигналов.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Высокостабильные колебания с выхода опорного генератора 1 с тактовой частотой ω_т поступают на вход делителя частоты 2 и на второй вход ЛЧМ генератора 3. Делитель частоты 2 предназначен для формирования импульсов запуска ЛЧМ генератора 3 и для синхронизации индикаторного устройства 12. Период повторения импульсов равен длительности ЛЧМ сигнала. ЛЧМ генератор 3 формирует опорный ЛЧМ сигнал, который поступает на входы первого 4.1 и второго 4.2 ПФ.

ПФ 4.1 и 4.2 настроены на второй и четвертый подспектры ЛЧМ сигнала соответственно [патент RU № 2251708 от 10 мая 2005 г., G01S 13/02, см. стр.11]. С выхода полосовых фильтров 4.1 и 4.2 выделенные опорные ЛЧМ сигналы поступают на входы блоков 6.1 и 6.2 формирования зондирующих ЛЧМ сигналов, где происходит умножение угловой частоты опорных ЛЧМ сигналов на N раз.

С выхода блоков 6.1 и 6.2 ЛЧМ сигналы через соответствующие последовательно соединенные усилители мощности 7.1 (7.2), направленные ответвители 14.1 (14.2) и вентили 15.1 (15.2) поступают соответственно на первый и второй входы первого сумматора 16.1. На выходе первого сумматора 16.1 формируется аддитивная сумма ЛЧМ сигналов, которые через фильтр 8 нижних частот поступают на вход передающей антенны 9.

Вентили 15.1 и 15.2 предназначены для снижения взаимного влияния усилителей мощности 7.1 и 7.2, а также исключения появления на выходе передающей антенны 9 комбинационных гармоник излучаемых сигналов на частотах:

Центральная частота фильтра 8 нижних частот ω_ФНЧ8.0 выбирается из следующих условий:

где ω₀₁=2πF₀₁; ω₀₂=(ω₀₁+Δω₀)=2π(F₀₁+ΔF₀) - центральные угловые частоты первого и второго ЛЧМ сигналов соответственно;

Δω₀=2πΔF₀ - приращение угловой центральной частоты второго ЛЧМ сигнала.

Полоса пропускания фильтра 8 нижних частот должна быть согласована со спектрами излучаемых ЛЧМ сигналов.

В результате одновременного излучения двух ЛЧМ сигналов:

где - скорость перестройки угловой частоты ЛЧМ сигнала;

Δω=2πΔF - девиация частоты;

S₀₁; S₀₂ - мгновенные амплитуды первого и второго ЛЧМ сигналов соответственно.

Девиация частоты излучаемых ЛЧМ сигналов (3) и (4) выбирается из условия обеспечения требуемого разрешения по дальности, но не более:

На исследуемом объекте в силу его кубической нелинейной зависимости вольтамперной характеристики перехода «метал-окисел-метал» облучаемые сигналы (2) и (3) претерпевают нелинейное преобразование в набор гармоник и комбинационных частот [Патент US № 3609553, Н04B 1/00]:

ω_k=nω₀₁±mω₀₂,

где k - целое положительное число и нуль, и имеют вид:

Полезные сигналы (6) и (7) отличаются от зондирующих ЛЧМ сигналов (3) и (4) временем задержки τ, а также смещением центральных угловых частот на величину Δω₀.

Для наглядности рассмотрим пример.

Пусть центральные частоты первого и второго ЛЧМ сигналов (3) и (4) имеют следующие значения: F₀₁=750,0·МГц; F₀₁=800,0·МГц. Тогда центральные частоты полезных сигналов (6) и (7), поступающих на входы третьего и четвертого полосовых фильтров, будут иметь следующие значения:

Для девиации частоты первого и второго зондирующих ЛЧМ сигналов полезные сигналы на комбинационных частотах (1) не перекрываются.

Поиск объектов с нелинейным переходом «метал-окисел-метал» начинается с момента излучения передающей антенной 9 зондирующих ЛЧМ сигналов (3) и (4).

На вход приемной антенны 10 наряду с сигналами, отраженными от подстилающей поверхности (помеха):

где Ωτ₁= Ωτ₂=μτ_З - приращение частоты, обусловленное временем задержки между сигналами, например, (8) и (3);

R₃ - расстояние между приемной (передающей) антенной и подстилающей поверхностью;

С - скорость света,

поступают комбинационные составляющие (6) и (7) (полезные сигналы), отсутствующие в спектре облучающего поля.

Полезный сигнал (6) и (7), а также помеха (8) и (9) с выхода приемной антенны 10 поступают:

на вход пятого полосового фильтра 4.5;

через фазовращатель 17 на третий полосовой фильтр 4.3.

Полосовые фильтры 4.3 и 4.5 согласованы только с центральными частотами 2ω₀₁-ω₀₂ и 2ω₀₂-ω₀₁ и спектрами полезных сигналов (6) и (7) соответственно.

На выходе полосовых фильтров 4.3 и 4.5 мы получим полезные сигналы (6) и (7), которые поступают на сигнальные входы смесителей 5.1 и 5.3 соответственно.

На вторые входы смесителей 5.1 и 5.3 со вторых выходов второго и первого направленных ответвителей 14.1 и 14.2 соответственно поступают гетеродинные напряжения вида:

где U₀₁; U₀₂ - мгновенные амплитуды гетеродинных ЛЧМ сигналов соответственно;

- центральные угловые частоты первого и второго ЛЧМ гетеродинов соответственно.

Сигналы комбинационных гармоник (6) и (7) преобразуются в смесителях 5.1 и 5.2 в сигналы первой промежуточной частоты:

где Ωτ=μτ - приращение частоты, обусловленное временем задержки между сигналами, например, (6) и (10).

Сигналы, отраженные от подстилающей поверхности (8) и (9), преобразуются в смесителях 5.1 и 5.2 в сигналы вида:

где Ωτ₁; Ωτ₂ - приращение частоты, обусловленное временем задержки между сигналами, например, (8) и (10).

Вид амплитудно-частотных спектров полезного сигнала (12) и помехи (14) приведен на фиг.3.

Преобразованные по частоте сигналы 12 (13) и 14 (15) с выхода смесителей 5.1 и 5.2 поступают соответственно на полосовые фильтры 4.4 и 4.7. Вид амплитудно-частотной характеристики полосового фильтра 4.4 приведен на фиг.4. Центральные частоты полосовых фильтров 4.4 и 4.7 одинаковы и равны приращению угловой центральной частоты второго ЛЧМ сигнала Δω₀.

Полосы пропускания полосовых фильтров 4.4 и 4.7 согласованы со спектрами полезных сигналов (12) и (13).

Полезные сигналы (12) и (13) с выхода полосовых фильтров 4.4 и 4.7 поступают соответственно на первые (сигнальные) входы смесителей 5.2 и 5.4, где они смешиваются со вторым гетеродинным напряжением:

где U''₀₂ - мгновенная амплитуда второго гетеродинного напряжения;

ω''_Г02=N·f_T=Δω₀ - центральная угловая частота второго гетеродинного напряжения;

f_T - частота тактового сигнала, формируемого опорным генератором 1.

Преобразованные по частоте сигналы (12) и (13) с выхода смесителей 5.3 и 5.4 поступают на полосовые фильтры 4.6 и 4.8. Полосовые фильтры 4.6 и 4.8 представляют собой фильтры низкой частоты, полосы пропускания которых выбираются из условия:

где ΔR_ОБЗ - полоса обзора предлагаемого нелинейного радара по дальности. Ее размер определяет тактические возможности нелинейного радара по глубине.

Вид амплитудно-частотного спектра полезного сигнала, например, на выходе полосового фильтра 4.6 приведен на фиг.5.

Преобразованные по частоте полезные сигналы:

где ϕ₁=ϕ₂ - начальные фазы, имеют одинаковое значение второй промежуточной частоты ω"_ПЧ10=ω"_ПЧ20=μτ.

Полезные сигналы (18) (19) с выхода полосовых фильтров 4.6 и 4.8 поступают на соответствующие входы сумматора 16.2, где происходит их сложение. Увеличенный по амплитуде сигнал с выхода сумматора 16.2 поступает на вход приемника 11.

В приемнике 11 происходит усиление и преобразование полезного сигнала к виду, удобному для наблюдения на индикаторном устройстве 12. Синхронизация изображения в индикаторном устройстве 12 производится по импульсам запуска, формируемым делителем 2 частоты.

Однако наличие начальных фаз в сигналах (18) и (19) не обеспечивает линейное сложение этих сигналов. Для его реализации в предлагаемом устройстве введены: фазовращатель 17, блок 18 задержки, УПЧ усилитель 19, фазовый детектор 20, интегратор 21 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22.

Блок 20 представляет собой фазовый детектор векторомерного типа. В детекторах этого типа образуется векторная сумма опорного и сигнального напряжений. В качестве опорного сигнала для фазового детектора 20 используется напряжение с выхода полосового фильтра 4.7. Напряжение с выхода полосового фильтра 4.4 на второй (сигнальный) вход фазового детектора 20 поступает через последовательно соединенные блок 18 задержки и усилитель УПЧ 19.

Блок 18 задержки предназначен для обеспечения фиксированной задержки Δϕ₀=90°.

УПЧ 19 предназначен для обеспечения условия:

где S₀ - опорный сигнал.

Условие (20) необходимо для получения линейной характеристики фазового детектора 20.

В предлагаемом устройстве применена когерентная обработка полезных сигналов (зондирующие сигналы (3) и (4) и гетеродинные напряжения (10) и (11) привязаны к сигналу опорного генератора 1 и имеют одну и туже начальную фазу, равную нулю). Поэтому опорное напряжение (13), поступающее на первый вход фазового детектора 20, по отношению к сигнальному напряжению (12) обладает достаточной частотной стабильностью.

Следовательно, результирующее напряжение, амплитуда которого зависит от фазового сдвига между опорным и сигнальным напряжениями (13) и (12), подвергается амплитудному детектированию, в результате чего выделяется информационная составляющая, пропорциональная разности фаз. Величина информационной составляющей зависит от значения разности фаз, а полярность - от ее знака. Синхронизация АЦП 22 производится по сигналу опорного генератора 1.

Информационная составляющая с выхода фазового детектора 20 через интегратор 21 поступает на первый (сигнальный) вход АЦП 22. После аналого-цифрового преобразования цифровые коды с выхода АЦП 22 поступают на первый вход фазовращателя 17 для изменения начальной фазы поступающего на вход полезного сигнала (12) на первой промежуточной частоте. Подстройка ее происходит до тех пор, пока информационная составляющая на выходе фазового детектора 20 не станет равной нулю, то есть:

Δϕ=ϕ₁-ϕ₂=90°.

Таким образом, введение в состав нелинейного радара новых блоков и связей не только снижает влияние зондирующего сигнала и его гармоник, поступающих на вход приемного канала как с передающей антенны, так и отраженных от подстилающей поверхности, но и обеспечивает повышение дальности обнаружения комбинационных сигналов, формируемых контактами «метал-окисел-метал» за счет сочетания корреляционной обработки с узкополосной фильтрацией полезных сигналов, поступающих на вход приемной антенны, от помех и последующего их линейного сложения.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при разработке мобильных нелинейных радиолокационных систем для дистанционного мониторинга продуктопроводов (нефтепроводов, газопроводов и амиакопроводов). Достигаемый технический результат - увеличение дальности обнаружения комбинационных сигналов, формируемых контактами «метал-окисел-метал» за счет облучения их двумя независимыми зондирующими линейно-частотно-модулированными (ЛЧМ) сигналами, а также сочетания корреляционной обработки с узкополосной фильтрацией полезных сигналов от помех и последующего их линейного сложения. Для достижения указанного результата в нелинейный радар введены соединенные первый направленный ответвитель, первый вентиль, первый сумматор, второй блок формирования зондирующего ЛЧМ сигнала, второй усилитель, второй направленный ответвитель, второй вентиль, второй сумматор, блок задержки, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, интегратор, аналого-цифровой преобразователь и фазовращатель, определенным образом соединенные между собой и остальными элементами нелинейного радара. 5 ил.

Нелинейный радар, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор и первый полосовой фильтр (ПФ), последовательно соединенные первый блок формирования зондирующего ЛЧМ-сигнала и первый усилитель мощности, последовательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) и передающую антенну, а также второй ПФ, вход которого соединен с выходом (ЛЧМ) генератора, кроме того, последовательно соединенные приемник и индикаторное устройство, второй вход которого подсоединен к выходу делителя частоты, последовательно соединенные приемную антенну, пятый ПФ, третий смеситель и седьмой ПФ, последовательно соединенные блок формирования гетеродинных сигналов, второй смеситель и шестой ПФ, последовательно соединенные третий ПФ, первый смеситель и четвертый ПФ, а также четвертый смеситель, при этом выход опорного генератора соединен со вторым входом ЛЧМ-генератора, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные первый направленный ответвитель, первый вентиль и первый сумматор, выход которого соединен с входом ФНЧ, последовательно соединенные второй блок формирования зондирующего ЛЧМ-сигнала, второй усилитель мощности, второй направленный ответвитель и второй вентиль, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также второй сумматор, выход которого соединен с входом приемника, последовательно соединенные блок задержки и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и фазовращатель, выход которого соединен с входом третьего ПФ, причем выход четвертого ПФ соединен с входами второго смесителя и входом блока задержки, выход седьмого ПФ соединен с входом четвертого смесителя и первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом УПЧ, выход четвертого смесителя через восьмой ПФ соединен со вторым входом второго сумматора, при этом выход опорного генератора соединен со вторым входом АЦП и входом блока формирования гетеродинных сигналов, выход которого соединен со вторым входом четвертого смесителя, кроме того, выходы первого ПФ и второго ПФ соединены с входами первого и второго блоков формирования зондирующего ЛЧМ-сигнала соответственно, выход шестого ПФ соединен с первым входом второго сумматора, второй выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом первого смесителя, выход первого усилителя мощности соединен с первым входом первого направленного ответвителя, второй выход которого соединен со вторым входом третьего смесителя, второй вход фазовращателя подсоединен к приемной антенне.