РАДИОЛОКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ДАЛЬНОСТИ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Российский патент 2010 года по МПК G01S5/02 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть применено в устройствах с непрерывным частотно-модулированным зондирующим сигналом для фиксации заранее установленной дальности до объекта при сближении с ним. Устройство может использоваться в неконтактных взрывателях, в датчиках дальности, датчиках высоты над поверхностью земли и т.п.

Известно устройство фиксации дальности до объекта с непрерывным частотно-модулированным зондирующим сигналом (Парфентьев В.Н. «Возможность применения радиовзрывателя с линейной ЧМ для определения степени неровности верхней границы ледяного покрова», Труды МЭИ, 1977 г., с.21). Устройство содержит частотно-модулированный приемопередатчик, канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, канал выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера и интегратор, выход которого подключен ко второму входу амплитудного компаратора. Недостатком устройства является низкая точность.

Ближайшим аналогом, взятым за прототип заявляемого изобретения, является устройство фиксации дальности до объекта с непрерывным частотно-модулированным зондирующим сигналом (Коган И.М. «Ближняя радиолокация», М., издательство "Советское радио", 1972 г., с.60), использующее спектральный метод обработки результирующего колебания и содержащее приемопередатчик, к выходу которого подключены канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера и канал выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, выход которого через интегратор подключен к второму входу амплитудного компаратора. Устройство содержит также исполнительное устройство.

В данном устройстве обработка результирующего колебания заключается в выделении многоканальным усилителем составляющих гармоник частоты модуляции полезного сигнала, усилении и выпрямлении сигналов частоты Доплера. Постоянные напряжения с выходов интеграторов, подключенных к выходу каждого канала выделения гармоник сигнала Доплера, поступают в суммарно-разностное устройство.

Выбор постоянных времени интегрирования в известных устройствах чрезвычайно затруднен из-за противоречивых требований:

- с одной стороны, для обеспечения высокой точности дальности (высоты) срабатывания постоянные интегрирования желательно иметь минимально возможными;

- с другой стороны, для обеспечения помехоустойчивости постоянные времени необходимо максимально увеличивать.

Как следствие этого противоречия в известных устройствах наблюдается большой разброс дальности срабатывания в зависимости от скорости сближения устройства с отражающим объектом.

В то же время эти устройства не защищены от ложных срабатываний при действии одиночных импульсных помех и шумов источника тока.

Задача изобретения - устранение зависимости дальности (высоты) срабатывания от скорости сближения предлагаемого устройства с отражающим объектом и исключение ложных срабатываний устройства от импульсных помех.

Технический результат - повышение точности фиксации дальности срабатывания и повышение помехоустойчивости.

Сущность изобретения состоит в том, что радиолокационное устройство фиксации дальности с частотной модуляцией содержит приемопередатчик, к выходу которого подключены канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера и канал выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, выход которого через интегратор подключен к второму входу амплитудного компаратора, также содержит исполнительное устройство.

Отличительными признаками является то, что канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера соединен непосредственно с первым входом амплитудного компаратора, а между выходом амплитудного компаратора и исполнительным устройством включены соединенные последовательно усилитель-ограничитель и счетчик импульсов, при этом исполнительное устройство предназначено для формирования импульса срабатывания радиолокационного устройства, причем момент срабатывания определяется зависимостью фиксируемой дальности ΔН от заданного числа накапливаемых импульсов частоты Доплера ΔН=N·λ/2, где фиксируемая дальность ΔН - это путь, проходимый радиолокационным устройством фиксации дальности с момента появления импульсов на выходе амплитудного компаратора до момента срабатывания исполнительного устройства, N - число накапливаемых импульсов, λ - длина волны зондирующего сигнала.

Изобретательский уровень предлагаемого решения состоит в разрешении технического противоречия между обеспечением высокой точности и высокой помехозащищенности устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 показаны эпюры сигналов, где "y(t)" - величина сигнала, t - время.

Устройство содержит приемопередатчик с модулятором 1, к выходу которого подключены канал 2 выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера и канал 3 выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, выход которого через интегратор 4 подключен ко второму входу компаратора 5. Выход канала 2 выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера соединен непосредственно с первым входом компаратора 5, к выходу которого последовательно подключены усилитель-ограничитель 6, счетчик импульсов 7, исполнительное устройство 8.

Работа устройства состоит в следующем (см. фиг.1). Приемопередатчик с модулятором 1 генерирует и излучает в пространство частотно-модулированный зондирующий сигнал, принимает часть отраженной объектом энергии зондирующего сигнала, осуществляет смешивание прямого и отраженного сигналов и выдает результирующее колебание на входы каналов 2 и 3 выделения соответствующих гармоник «n» и «(n+к)» сигнала частоты Доплера. Работа устройства иллюстрируется эпюрами (см. фиг.2).

Канал 2 выделяет из результирующего колебания «n»-ую гармонику полезного сигнала, преобразует ее в напряжение частоты Доплера, после чего выделенный сигнал подается на первый вход амплитудного компаратора 5 (кривая "y1(t)" на фиг.2).

Канал 3 выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера выделяет из результирующего колебания «(n+к)»-ую гармонику и подает выделенный сигнал на интегратор 4. Интегратор 4 формирует постоянное напряжение (кривая "y2(t)" на фиг.2) с амплитудой, пропорциональной амплитуде сигнала «(n+к)»-ой гармоники, которое подается на второй вход амплитудного компаратора 5.

На дальности (высоте) большей, чем рабочая, постоянное напряжение на выходе интегратора 4 превышает амплитуду напряжения частоты Доплера на выходе канала 2, и поэтому на выходе компаратора 5 отсутствует напряжение (момент времени t₁ на фиг.2). На рабочей дальности (высоте) амплитуда напряжения частоты Доплера на выходе канала 2 превышает постоянное напряжение на выходе интегратора 4 (момент времени t₂ на фиг.2) и на выходе компаратора 5 появляются импульсы с частотой Доплера, которые нормируются по амплитуде усилителем-ограничителем 6 (график "y3(t)" на фиг.2). Нормированные по амплитуде импульсы с выхода усилителя-ограничителя 6 поступают на счетчик импульсов 7. При накоплении заданного числа импульсов счетчик импульсов 7 запускает исполнительное устройство 8, которое формирует импульс срабатывания (график "y4(t)" на фиг.2) радиолокационного устройства (момент времени t₃ на фиг.2) на фиксируемой до объекта дальности (высоте).

Точность фиксации дальности (высоты) в предлагаемом устройстве выше за счет того, что с момента появления импульсов на выходе компаратора 5 (фиг.2, момент t₂) до срабатывания исполнительного каскада 8 (фиг.2, момент t₃) устройство фиксации дальности проходит путь ΔН, определяемый только заданным числом накапливаемых импульсов частоты Доплера, и не зависит от скорости сближения с объектом. Величина ΔН определяется по формуле:

ΔH=N·λ/2

где N - число накапливаемых импульсов;

λ - длина волны зондирующего сигнала.

Воздействие помехи в виде мощных одиночных импульсов или кратковременных шумов источника тока с большой амплитудой не приводит к ложному срабатыванию устройства, так как для этого необходима последовательность таких импульсов с числом, большим или равным N.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться, например, в неконтактных взрывателях, в датчиках дальности, датчиках высоты над поверхностью земли. Достигаемый технический результат - повышение точности фиксации дальности срабатывания и повышение помехоустойчивости. Указанный результат достигается за счет того, что заявленное устройство содержит частотно-модулированный приемопередатчик, канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, канал выделения «(n+к)»-ой гармоники сигнала частоты Доплера, интегратор, амплитудный компаратор, исполнительное устройство. Канал выделения «n»-ой гармоники сигнала частоты Доплера соединен непосредственно с первым входом амплитудного компаратора, а усилитель-ограничитель и счетчик импульсов определенным образом соединены между собой. 2 ил.

Радиолокационное устройство фиксации дальности с частотной модуляцией, содержащее частотно-модулированный приемопередатчик, к выходу которого подключены канал выделения n-й гармоники сигнала частоты Доплера и канал выделения (п+к)-й гармоники сигнала частоты Доплера, выход которого через интегратор подключен к второму входу амплитудного компаратора, содержащее также исполнительное устройство, отличающееся тем, что канал выделения n-й гармоники сигнала частоты Доплера соединен непосредственно с первым входом амплитудного компаратора, а между выходом амплитудного компаратора и исполнительным устройством включены соединенные последовательно усилитель-ограничитель и счетчик импульсов, при этом исполнительное устройство предназначено для формирования импульса срабатывания радиолокационного устройства, причем момент срабатывания определяется зависимостью фиксируемой дальности ΔН от заданного числа накапливаемых импульсов частоты Доплера ΔН=N·λ/2, где фиксируемая дальность ΔН - это путь, проходимый радиолокационным устройством фиксации дальности с момента появления импульсов на выходе амплитудного компаратора до момента срабатывания исполнительного устройства, N - число накапливаемых импульсов, λ - длина волны зондирующего сигнала.