СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЧМ-ДАЛЬНОМЕРА МАСШТАБИРОВАНИЕМ ФАЗЫ СИГНАЛА БИЕНИЙ Российский патент 2011 года по МПК G01C3/08 

Описание патента на изобретение RU2426070C1

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.

Похожие патенты RU2426070C1

название год авторы номер документа
ЧМ-ДАЛЬНОМЕР НЕПРЕРЫВНОГО СЛЕЖЕНИЯ С ДРОБНО-ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИМ ФИЛЬТРОМ 2010
  • Захарченко Владимир Дмитриевич
  • Аткин Игорь Сергеевич
RU2439592C1
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ 2012
  • Курейчик Виктор Михайлович
  • Курейчик Владимир Викторович
  • Огурцов Евгений Сергеевич
  • Огурцов Сергей Федорович
  • Дорух Игорь Георгиевич
  • Огурцова Анна Сергеевна
  • Иванченко Юрий Борисович
  • Иванченко Борис Юрьевич
RU2535927C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ И РАДИОДАЛЬНОМЕР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ЗОНДИРУЮЩИХ РАДИОВОЛН 2010
  • Давыдочкин Вячеслав Михайлович
RU2434242C1
СПОСОБ ДОПЛЕРОВСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РАДИОЗОНДА И РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ 2023
  • Носков Владислав Яковлевич
  • Галеев Ринат Гайсеевич
  • Богатырев Евгений Владимирович
  • Иванов Вячеслав Элизбарович
  • Малыгин Иван Владимирович
RU2808775C1
РАДИОДАЛЬНОМЕР 2006
  • Климашов Борис Михайлович
  • Клепов Евгений Юрьевич
  • Смагин Валерий Александрович
  • Голубев Юрий Сергеевич
RU2325670C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ДЛЯ РЛС С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЧМ МОДУЛЯЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО, РЕАЛИЗУЮЩЕЕ СПОСОБ 2006
  • Мухин Владимир Витальевич
  • Семухин Владимир Федорович
  • Сиразитдинов Камиль Шайхуллович
  • Валов Сергей Вениаминович
  • Нестеров Юрий Григорьевич
  • Пономарев Леонид Иванович
RU2347235C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА 2000
  • Агишев Р.Р.
  • Сагдиев Р.К.
RU2170922C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ И РАДИОВЫСОТОМЕР С НЕПРЕРЫВНЫМ ЛЧМ СИГНАЛОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ СПОСОБ 2013
  • Мухин Владимир Витальевич
  • Пилипенко Алексей Игоревич
  • Макрушин Андрей Петрович
  • Нестеров Михаил Юрьевич
  • Колтышев Евгений Евгеньевич
  • Янковский Владимир Тадеушевич
  • Фролов Алексей Юрьевич
  • Антипов Владимир Николаевич
RU2555865C2
СПОСОБ ШИРОКОПОЛОСНОГО УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Гоц С.С.
  • Сапельников В.М.
RU2186454C2
Способ радиолокационного моноимпульсного измерения дальности и радиальной скорости целей при зондировании сигналом с линейной частотной модуляцией 2022
  • Анцев Иван Георгиевич
  • Буслаев Алексей Борисович
  • Иванников Кирилл Сергеевич
  • Мариам Мохаммад Хасан
  • Муравьев Никита Павлович
  • Рязанцев Леонид Борисович
RU2796220C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЧМ-ДАЛЬНОМЕРА МАСШТАБИРОВАНИЕМ ФАЗЫ СИГНАЛА БИЕНИЙ

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.

Формула изобретения RU 2 426 070 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2426070C1

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
  • Жиглинский Александр Анатольевич
  • Копаныгин Павел Николаевич
  • Солнцев Вячеслав Александрович
SU1448198A1

RU 2 426 070 C1

Авторы

Аткин Игорь Сергеевич

Захарченко Владимир Дмитриевич

Даты

2011-08-10Публикация

2010-02-08Подача