УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ДОПЛЕРОВСКОГО РАДИОВЫСОТОМЕРА Российский патент 2010 года по МПК G01S13/08 

Изобретение относится к радиоуправляемым стрелковым устройствам и может быть использовано для наведения снаряда на цель.

Известно устройство обработки сигнала, содержащее источник питания, широкополосный усилитель сигнала, детектор рабочего сигнала, интегрирующее звено и пороговое устройство (см. патент RU №2109248, 1997 г., F42C 11/00).

Недостатком данного технического решения является малая надежность.

Наиболее близким техническим устройством к изобретению является устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера, содержащее источник питания, последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот, блок нелинейного преобразователя сигнала, детектор рабочего сигнала и пороговое устройство, подключенное между широкополосным усилителем и фильтром нижних частот и между детектором рабочего сигнала и пороговым устройством параллельное ответвление, включающее в себя последовательно включенные частотозависимый четырехполюсник и ключевую схему (см. Авторское свидетельство СССР №1717930, 1989 г., F42C 13/08).

Недостатком данного технического устройства является малая надежность.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в следующем:

1. Устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера содержит источник питания, последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот, блок нелинейного преобразователя сигнала, детектор рабочего сигнала и пороговое устройство, подключенное между широкополосным усилителем и фильтром нижних частот и между детектором рабочего сигнала и пороговым устройством параллельное ответвление, включающее в себя последовательно включенные частотозависимый четырехполюсник и ключевую схему, дополнительно введенные пороговое устройство и таймер, установленные последовательно между частотозависимым четырехполюсником и ключевой схемой, при этом вход дополнительно введенного порогового устройства соединен с выходом частотозависимого четырехполюсника, а выход дополнительно введенного таймера соединен с входом ключевой схемы.

2. Дополнительно введенное пороговое устройство включает в себя компаратор К1, инвертирующий вход которого через резистор R1 соединен с источником опорного напряжения, а неинвертирующий вход соединен с выходом частотозависимого четырехполюсника, при этом выход компаратора К1 соединен с входом таймера.

3. Дополнительно введенный таймер включает в себя диод Д1, анод которого соединен токопроводом с выходом компаратора К1 дополнительно введенного порогового устройства, катод диода Д1 соединен токопроводом с неинвертирующим входом компаратора К2 таймера, инвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход компаратора К2 таймер соединен токопроводом с входом ключевой схемы, при этом контактная точка, лежащая на токопроводе, соединяющем неинвертирующий вход компаратора К2 с катодом диода Д1, с одной стороны соединена токопроводом через резистор R2 с источником опорного напряжения, а с другой стороны соединена токопроводом через резистор R3 с контактной точкой, контактная точка, лежащая на токопроводе, соединяющем неинвертирующий вход компаратора К2 таймера с катодом диода Д1, соединена через конденсатор С1 с контактной точкой, а контактная точка соединена с источником опорного напряжения.

4. Введен дополнительно диод Д2, резисторный делитель, содержащий входной резистор R4 и выходной резистор R5, инвертирующий вход компаратора К1 от контактной точки токопроводом соединен с анодом дополнительно введенного диода Д2, катод которого соединен с контактной точкой дополнительно введенного резисторного делителя, при этом через резистор R4 подключается положительный вывод источника питания, а через резистор R5 подключается отрицательный вывод источника питания.

Такая конструкция устройства обработки сигнала доплеровского радиовысотомера обеспечивает решение поставленной задачи.

Таким образом предлагаемое техническое решение обладает новизной и изобретательским уровнем.

На фиг.1, 2, 3, 4 изображено устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера.

Широкополосный усилитель 1, фильтр нижних частот 2, блок нелинейного преобразователя сигнала 3, детектор рабочего сигнала 4 и пороговое устройство 5 соединены последовательно. Частотозависимый четырехполюсник 6, дополнительно введенное пороговое устройство 7, дополнительно введенный таймер 8 и ключевая схема 9 соединены последовательно и в контактных точках 10, 11 соединены параллельным ответвлением. Источником энергии является источник питания 12. Дополнительно введенное пороговое устройство 7 содержит компаратор К1 13 и резистор R1 14. Инвертирующий вход 15 компаратора К1 13 через резистор R1 14 токопроводом 16 соединен с источником опорного напряжения 17. Неинвертирующий вход 18 компаратора К1 13 соединен с выходом 19 частотозависимого четырехполюсника 6. Выход 20 компаратора К1 13 соединен с входом 21 дополнительно введенного таймера 8.

3. Дополнительно введенный таймер 8 включает в себя диод Д1 22, анод 23 которого соединен токопроводом 24 с выходом 20 компаратора К1 13, катод 25 диода Д1 22 соединен токопроводом 26 с неинвертирующим входом 27 компаратора К2 22. Инвертирующий вход 28 компаратора К2 22 соединен с источником опорного напряжения 17. Выход 29 компаратора К2 22 дополнительно введенного таймера 8 токопроводом 30 соединен с входом 31 ключевой схемы 9. Контактная точка 32, лежащая на токопроводе 26, соединяющем неинвертирующий вход 27 компаратора К2 22 с катодом 25 диода Д1 22, с одной стороны соединена токопроводом 33 через резистор R3 34 с источником опорного напряжения 17, а с другой стороны соединена токопроводом 35 через резистор R2 36 с контактной точкой 37. Контактная точка 38, лежащая на токопроводе 26, соединяющем неинвертирующий вход 27 компаратора К2 22 с катодом 25 диода Д1 22, соединена токопроводом 39 через конденсатор С1 40 с контактной точкой 37. Контактная точка 37 соединена токопроводом 41 с источником опорного напряжения 17.

4. Дополнительно введен диод Д2 42 и резисторный делитель 43, содержащий входной резистор R4 44 и выходной резистор R5 45. Инвертирующий вход 15 компаратора К1 13 от контактной точки 46 токопроводом 47 соединен с анодом 48 дополнительно введенного диода Д2 42, катод 49 которого соединен токопроводом 50 с контактной точкой 51 дополнительно введенного резисторного делителя 43, при этом резистор R4 44 соединен токопроводом 52 с положительным выводом 53 источника питания 12, а резистор R5 45 соединен токопроводом 54 с отрицательным выводом 55 источника питания 12.

Работает устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера следующим образом. Электрический сигнал, поступающий на широкополосный усилитель 1, усиливается с коэффициентом усиления Ку 1 в диапазоне частот от Fcmin до Fnmax. Усиленный сигнал фильтруется фильтром нижних частот 2 в диапазоне частот от Fcmin до Fcmax. При этом происходит усиление сигнала с коэффициентом Ку 2. Сформированный сигнал поступает в блок нелинейного преобразования сигнала 3, который формирует выходное напряжение Uвых3=Emax, если поступающий сигнал Uc≥Uпор3, или Uвых3=0, если Uc<Uпор3. Полученная импульсная последовательность накапливается детектором рабочего сигнала 4. При накоплении 3-5 импульсов напряжения на выходе детектора рабочего сигнала 4 превышает порог срабатывания порогового устройства 5. При этом на его выходе формируется сигнал Uвых5=Emax, свидетельствующий о достижении требуемой высоты. Сигнал от широкополосного усилителя 1 поступает также от контактной точки 10 на входе в частотозависимый четырехполюсник 6. При этом сигнал на выходе частотозависимого четырехполюсника усиливается в Ку6 max в диапазоне частот Fnmin до Fnmax и в Ку6min в диапазоне частот от Fcmin до Fcmax. Сигнал от частотозависимого четырехполюсника 6 поступает на вход в дополнительно введенное пороговое устройство 7. При этом, если выполняется условие:

Vc·К_у1·К_у6max>Vпор7, если Fnmin≤fc≤Fnmax;

Vc·К_у1·K_у6min>Vпор7, если Fcmin≤fc≤Fcmax,

то на выходе дополнительного порогового устройства 7 формируется напряжение логической «1» (напряжение высокого уровня), обеспечивающее запуск дополнительно введенного таймера 8. При этом на выходе дополнительного таймера 8 в течение временного интервала Δt8 формируется напряжение логической «1», которое поддерживает ключевую схему 9 в открытом состоянии. В результате этого происходит сброс напряжения на выходе детектора рабочего сигнала 4, и на время Δt8 обеспечивается блокировка порогового устройства 5. При этом исключается несанкционированное срабатывание радиовысотомера. В дополнительно введенном пороговом устройстве 7 (фиг.2) роль порогового устройства выполняет компаратор К1 13. Неинвертирующий вход 18 компаратора К1 13 соединен с выходом частотозависимого четырехполюсника 6, а инвертирующий вход 15 соединен через резистор R1 14 с источником опорного напряжения 17.

Для повышения надежности блокировки при воздействии помех дополнительно введенный таймер 8 выполнен по схеме Фиг.3. В исходном состоянии времязадающий конденсатор С1 40 заряжен до напряжения . При появлении сигнала помехи на выходе компаратора К1 13 дополнительно введенного порогового устройства 7 формируется напряжение логической «1» (Евых1 (1) 10 В). При этом происходит зарядка конденсатора С 1 40 с постоянной

времени τзар=C₁·(R_вых1+rg), где R_вых1 - выходное сопротивление компаратора К1 13, а rg - сопротивление открытого диода Д1 22. Конденсатор С1 40 заряжается до напряжения U_вых1≈10 В за время Δtзар.≈(2÷3)τзар. При зарядке конденсатора С1 40 до напряжения Е_опорн. происходит срабатывание компаратора К2 22 дополнительно введенного таймера 8. На его выходе 29 формируется напряжение логической «1». При этом происходит блокировка радиовысотомера.

На выходе 20 компаратора К1 13 в течение времени, когда напряжение конденсатора С1 40 превышает уровень опорного напряжения, поддерживается напряжение логической «1». Постоянная времени разрядки конденсатора С1 40 определяется выражением

Поскольку величины резисторов R2 и R3 могут быть выбраны от 100 до 400 кОм соответственно, а сумма (R_выхК1+2g)=300÷500 Ом, реальное время блокировки может составлять 20÷100 мсек, что исключает несанкционированное срабатывание при воздействии активных помех.

Для исключения несанкционированного срабатывания радиовысотомера от собственных шумов, возникающих при нештатном уменьшении напряжения источника питания, в схему устройства обработки доплеровского радиовысотомера между источником тока 12 и инвертирующим входом 15 компаратора К1 13 (см. Фиг.4) введен резисторный делитель 43, выполненный на резисторах R4 44 и R5 45 и диоде Д2 42. Принцип действия этой схемы состоит в том, что в исходном состоянии, когда напряжение источника тока 12 соответствует требованиям технических условий, на устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера, выполняется соотношение:

При этом диод Д2 42 закрыт и напряжение на инвертирующем входе 18 компаратора К1 13 больше, чем на неинвертирующем входе 15: V_(-)K1>V_(+)K1. В этом случае на выходе 20 компаратора К1 13 и на выходе 29 таймера 8 напряжение логического «0» (низкий уровень). При этом ключевая схема 9 закрыта и устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера находится в рабочем состоянии. При уменьшении напряжения источника питания 12 до уровня

диод Д2 42 открывается и напряжение на неинвертирующем входе 18 компаратора К1 13 становится меньше напряжения на инвертирующем входе 15 компаратора К1 13 V_(-)K1<V_(+)K1. При этом на выходе 20 компаратора К1 13 появляется напряжение логической «1» (высокий уровень), срабатывает дополнительно введенный таймер 8 и ключевая схема открывается. Таким образом исключается возможность несанкционированного срабатывания устройства обработки сигнала доплеровского радиовысотомера при возможном повышении уровня шума при пониженном напряжении источника питания 12 меньше номинального значения.

Использование: в стрелковом оружии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера выполнено в виде последовательно соединенных: широкополосного усилителя, блока нелинейного преобразователя суммарного сигнала, фильтра нижних частот, детектора рабочего сигнала и порогового устройства. Между широкополосным усилителем и фильтром нижних частот, а также между детектором рабочего сигнала и пороговым устройством идет параллельное ответвление, включающее в себя последовательно включенные частотозависимый четырехполюсник и дополнительно введенное пороговое устройство, дополнительно введенный таймер и ключевую схему. При этом дополнительно введенные пороговое устройство и таймер выполнены определенным образом. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет исключения возможности несанкционированного срабатывания устройства при возможном повышении уровня шума при пониженном напряжении источника питания меньше номинального значения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера, содержащее источник питания, последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот, блок нелинейного преобразователя сигнала, предназначенный для формирования выходного напряжения U вых=Emax, если поступающий на него сигнал Uc≥Uпор, или Uвых=0, если Uc<Uпор, где Uпор - пороговое напряжение, детектор рабочего сигнала, предназначенный для накапливания импульсов напряжения, и пороговое устройство, на выходе которого формируется сигнал, свидетельствующий о достижении требуемой высоты, содержащее также последовательно соединенные частотозависимый четырехполюсник, дополнительное пороговое устройство, таймер и ключевую схему, предназначенную для исключения несанкционированного срабатывания радиовысотомера, при этом сигнал от широкополосного усилителя поступает на вход частотозависимого четырехполюсника, а ключевая схема включена между детектором рабочего сигнала и пороговым устройством.

2. Устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера по п.1, отличающееся тем, что дополнительное пороговое устройство включает в себя компаратор К1, инвертирующий вход которого через резистор R1 соединен с источником опорного напряжения, а неинвертирующий вход соединен с выходом частотозависимого четырехполюсника, при этом выход компаратора К1 соединен со входом таймера.

3. Устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера по п.2, отличающееся тем, что таймер включает в себя диод Д1, анод которого соединен токопроводом с выходом компаратора К1 порогового устройства, инвертирующий вход компаратора К2 таймера соединен с источником опорного напряжения, а выход компаратора К2 таймера соединен токопроводом с входом ключевой схемы, при этом контактная точка 32, лежащая на токопроводе, соединяющем неинвертирующий вход компаратора К2 с катодом диода Д1, с одной стороны соединена токопроводом через резистор R2 с источником опорного напряжения, а с другой стороны соединена токопроводом через резистор R3 с контактной точкой, лежащей на токопроводе, соединяющем неинвертирующий вход компаратора К2 с источником опорного напряжения, контактная точка 38, лежащая на токопроводе, соединяющем неинвертирующий вход компаратора К2 таймера с катодом диода Д1, соединена через конденсатор С1 с контактной точкой 37, а контактная точка 37 соединена с источником опорного напряжения.

4. Устройство обработки сигнала доплеровского радиовысотомера по п.2, отличающееся тем, что введен дополнительный диод Д2 и резисторный делитель, содержащий входной резистор R4 и выходной резистор R5, инвертирующий вход компаратора К1 от контактной точки 46 токопроводом соединен с анодом дополнительно введенного диода Д2, катод которого соединен с контактной точкой дополнительно введенного резисторного делителя, при этом через резистор R4 осуществляется положительный вывод источника питания, а через резистор R5 осуществляется отрицательный вывод источника питания.