Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для повышения точности радиодальномеров, работающих по принципу частотной модуляции с усредняющим счетом.
Известны высотомеры малых высот [1, 3], построенные по схеме измерения частоты биений, сигналов с частотной модуляцией - зондирующего и отраженного, они отличаются простой технической реализацией.
Определение дальности до цели при использовании частотной модуляции основано на приращении частоты передатчика за время прохождения сигнала до цели и обратно. Работа ЧМ-дальномера осуществляется следующим образом.
Радиосигнал x1(t)=A1cos[Ф(t)] с генератора через передающую антенну излучается в пространство, а также попадает на вход смесителя. При отражении излучаемого сигнала от поверхности, до которой измеряется расстояние, в приемник поступит сигнал с задержкой фазы на величину τ=2R/c: x2(t)=A2cos[Ф(t-τ)]. Таким образом, на выходе смесителя будет получен сигнал: z(t,τ)=x1(t)x2(t), прохождение этого сигнала через фильтр выделит низкочастотный сигнал биений.
где - полная фаза колебания, а - закон изменения несущей частоты. На практике используются различные виды периодической модуляции частоты, например симметричный и несимметричный пилообразные законы или синусоидальные, ключевыми характеристиками модуляции являются: закон модуляции φ(t), девиация частоты (полоса качания) Δf и период модуляции TM [1].
Для малых высот (несколько десятков метров) разность фаз пропорциональна дальности:
При высотах до 100 м величина τ составляет порядка 10-7 сек и такое приближение является достаточно точным, то есть сигнал биений может быть описан следующим выражением:
Как известно [1], дальность до цели связана с частотой сигнала биений следующим соотношением:
Также частота биений (по методу усредняющего счета) будет равна подсчитанному числу переходов через ноль, совершенных сигналом биений за период модуляции.
Тогда выражение для дальности имеет вид:
То есть дальность будет точно измеряться лишь на конкретных расстояниях, в остальных случаях будет иметь место так называемая «дискретная ошибка», ее значение можно получить как минимально измеряемую дальность [1, 3] (N=1).
Таким образом, «дискретная ошибка» носит методологический характер и зависит только от девиации частоты, что является существенным недостатком ЧМ-дальномера с усредняющим счетом, так как значение девиации частоты ограничено выделенной под сигнал полосой частот. Предложенный способ позволяет устранить указанный недостаток.
Предложен способ повышения точности ЧМ-дальномера масштабированием фазы сигнала биений. Полиномы Чебышева Tn(x), как известно [2], обладают следующим свойством: если на вход нелинейного элемента, статическая характеристика которого представляет собой полином Чебышева степени n, подать сигнал вида с единичной амплитудой (A=1), то на выходе такого нелинейного элемента появится сигнал того же вида, но с аргументом в n раз больше.
Так, например, воздействуя сигналом cos[φ(t)] на элемент со статистической характеристикой, совпадающей с полиномом Чебышева 2-го порядка T2(x)=2x2-1, получим:
Аналогично:
Таким образом, подавая на нелинейный элемент со статической характеристикой Tn(x), предварительно нормированный по амплитуде сигнал биений (2), получим:
что эквивалентно повышению девиации частоты (а следовательно, снижению дискретной ошибки) в n раз:
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность ЧМ-дальномера, производя обработку сигнала в низкочастотном тракте. Способ сводится к добавлению операций нормировки амплитуды и нелинейного полиномиального преобразования чебышевского типа.
Источники информации
1. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Радио и связь, 1983 г. (прототип).
2. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. - М.: Наука, 1970.
3. Теоретические основы радиолокации. Под редакцией Я.Д.Ширмана. - М.: Советское радио, 1970 г.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ЧМ-ДАЛЬНОМЕР НЕПРЕРЫВНОГО СЛЕЖЕНИЯ С ДРОБНО-ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИМ ФИЛЬТРОМ | 2010 |
|
RU2439592C1 |
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ | 2012 |
|
RU2535927C2 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ И РАДИОДАЛЬНОМЕР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ЗОНДИРУЮЩИХ РАДИОВОЛН | 2010 |
|
RU2434242C1 |
СПОСОБ ДОПЛЕРОВСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РАДИОЗОНДА И РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ | 2023 |
|
RU2808775C1 |
РАДИОДАЛЬНОМЕР | 2006 |
|
RU2325670C1 |
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ДЛЯ РЛС С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЧМ МОДУЛЯЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО, РЕАЛИЗУЮЩЕЕ СПОСОБ | 2006 |
|
RU2347235C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА | 2000 |
|
RU2170922C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ И РАДИОВЫСОТОМЕР С НЕПРЕРЫВНЫМ ЛЧМ СИГНАЛОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ СПОСОБ | 2013 |
|
RU2555865C2 |
СПОСОБ ШИРОКОПОЛОСНОГО УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1999 |
|
RU2186454C2 |
Способ радиолокационного моноимпульсного измерения дальности и радиальной скорости целей при зондировании сигналом с линейной частотной модуляцией | 2022 |
|
RU2796220C1 |
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для повышения точности радиодальномеров, работающих по принципу ЧМ с усредняющим счетом. Предварительно измерению частоты нормируется амплитуда сигнала биений и полученный нормированный сигнал подвергается нелинейному полиномиальному преобразованию чебышевского типа. Частота преобразованного сигнала измеряется и интерпретируется в дальность. Технический результат заключается в повышении точности определения дальности без вмешательства в высокочастотный тракт и расширения спектра излучаемого сигнала.
Способ повышения точности ЧМ-дальномера масштабированием фазы сигнала биений, заключающийся в измерении частоты сигнала биений методом усредняющего счета, отличающийся тем, что предварительно измерению частоты нормируется амплитуда сигнала биений и полученный нормированный сигнал подвергается нелинейному полиномиальному преобразованию чебышевского типа.
Филькенштейн М.И | |||
Основы радиолокации | |||
- М.: Радио и связь, 1983 | |||
Корн Г., Корн Т | |||
Справочник по математике | |||
- М.: Наука, 1970 | |||
RU 2002206 С1, 30.10.1993 | |||
Дальномер | 1986 |
|
SU1448198A1 |
Авторы
Даты
2011-08-10—Публикация
2010-02-08—Подача