УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ИОНОСФЕРЫ Российский патент 2014 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в загоризонтальных радиолокаторах и для исследования состояния воздушного слоя Земли.

Известно устройство определения дальности, в том числе и до ионосферы, которое может входить и в состав радиолокатора, изложенного в книге «Радиотехнические системы», М.: Высшая школа, 1990 г., Ю.М.Казаринов, стр.195, 228. В нем антенна может излучать электромагнитную энергию вертикально и размещаться неподвижно. Синхронизатор выдает команду импульсному передатчику на формирование зондирующих импульсов, которые могут иметь несущую частоту длинноволнового диапазона, необходимую для отражения от ионосферы, и длительность импульса может составлять, например, 500 мкс.

Сигнал с передатчика, пройдя через антенный переключатель, попадает в антенну. Отраженная электромагнитная энергия вновь поступает в антенну и далее через вышеупомянутый антенный переключатель проходит в приемник. В последнем осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрическую и выделение ожидаемых сигналов. Высота до ионосферы может быть измерена в преобразователе дальности, определяющем рассогласование между синхроимпульсом и передним фронтом сигнала с приемника, при этом на вход преобразователя могут поступать тактовые импульсы с тактового генератора, запускаемого синхроимпульсом с синхронизатора и прекращающего выдавать импульсы перед поступлением очередного синхроимпульса в момент выдачи импульса с дешифратора, фиксирующего код окончания счета тактовых импульсов с преобразователя. Последний определяет расстояния от антенны по ее центральной оси до ионосферы. Расстояние может меняться и слежение за ним осуществляется с помощью блока вторичной обработки, с группы выходов которого информация поступает в индикатор для отображения. Однако точность определения дальности до ионосферы не всегда достаточна. Известно устройство определения дальности до ионосферы, которое может входить в состав радиолокатора, являющегося загоризонтальным, изложенное в патенте №2073881, автор Часовской А.А., БИ №5 от 20.02.1997 г. В нем используются те же узлы, что и в вышеупомянутом аналоге. Однако точность определения дальности также не всегда достаточна. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности без уменьшения достоверности обнаружения.

Достигается это введением блока фиксации определения длительности передней части сигнала, переменной линии задержки, анализатора наименьшей дальности, сумматора и панели выдачи кода задержки, при этом выход приемника соединен через амплитудный селектор, через блок фиксации определенной длительности передней части сигнала со вторым входом преобразователя дальности, имеющего группу выходов, соединенную через анализатор наименьшей дальности с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого и группа выходов соответственно соединены: с группой выходов панели выдачи кода задержки и с группой входов блока вторичной обработки, а выход синхронизатора соединен с входом тактового генератора через переменную линию задержки.

На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - импульсный передатчик

2 - антенный переключатель

3 - антенна

4 - синхронизатор

5 - приемник

6 - переменная линия задержки

7 - амплитудный селектор

8 - преобразователь дальности

9 - блок фиксации определенной длительности передней части сигнала

10 - тактовый генератор

11 - дешифратор

12 - анализатор наименьшей дальности

13 - сумматор

14 - панель выдачи кода задержки

15 - блок вторичной обработки

16 - индикатор,

при этом синхронизатор 4 соединен через переменную линию задержки 6 с первым входом тактового генератора 10, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом дешифратора 11 и с первым входом преобразователя дальности 8, имеющего группу выходов, соединенную с группой входов дешифратора 11 и через анализатор наименьшей дальности 12 с первой группой входов сумматора 13, имеющего вторую группу входов и группу выходов соответственно, соединенные с группой выходов панели выдачи кода задержки 14 и через блок вторичной обработки 15 с группой входов индикатора 16, к тому же вышеупомянутый выход синхронизатора 4 соединен через импульсный передатчик 1 с входом антенного переключателя 2, имеющий совмещенные второй вход с вторым выходом и первый выход, соответственно соединенные с совмещенным входом и выходом антенны 3 и через приемник 5, через амплитудный селектор 7, через блок фиксации определенной длительности передней части сигнала 9 со вторым входом преобразователя дальности 8.

Устройство работает следующим образом

Антенна 3 излучает электромагнитную энергию вертикально земной поверхности и может быть размещена неподвижно или двигаться горизонтально на подвижном носителе. Синхронизатор 4 выдает команду импульсному передатчику 1 на формирование зондирующих импульсов, которые могут иметь несущую частоту в длинноволновом диапазоне, необходимую для отражения от ионосферы. Длительность импульса в передающем устройстве может составлять, например, 500 мкс. Сигнал с передатчика, пройдя через антенный переключатель 2, попадает в антенну 3. Благодаря антенному переключателю в момент прохождения этого сигнала прекращается проход принимаемых сигналов с антенны 3 в приемник 5. При этом антенна излучает электромагнитную энергию и может иметь ширину диаграммы направленности 30-60 градусов. Отраженная от ионосферы электромагнитная энергия вновь поступает в антенну 3 и далее через вышеупомянутый антенный переключатель 2 поступает в приемник 5, где преобразуется в электрические сигналы, которые далее через амплитудный селектор 7, выделяющий сигналы, превышающие окружающий уровень и характерные для ионосферы, поступают в блок фиксации определенной длительности передней части сигнала 9. Последний после прохождения сигнала в течение, например, 1 мс и выделения его как сигнала от ионосферы выдает импульс в преобразователь дальности 8. Время 1 мс превышает длительность отраженного сигнала от какого-либо объекта, находящегося в обрабатываемой преобразователем дальности 8, зоне ближе ионосферы, но дальше необрабатываемой зоны. Обработка зон осуществляется с помощью преобразователя дальности 8, куда поступает импульс через 1 мс после фиксации ионосферы блоком 9. При этом на другой вход преобразователя поступают импульсы с тактового генератора 10, запускаемого синхроимпульсом с синхронизатора 4, задержанным с помощью переменной линии задержки 6, например, на 4 мс, соответствующей минимальной предполагаемой дальности до ионосферы. Преобразователь 8 осуществляет счет дальности и выдачу ее в момент прихода импульса с блока 9. При этом в течение, например, 4 мс прекращается обработка сигналов от других объектов. В момент окончания счета преобразователь 8 выдает код окончания счета в дешифратор 11, который срабатывает и выдает импульс в тактовый генератор о прекращении выдачи тактовых импульсов до прихода следующего синхроимпульса через переменную линию задержки 6.

Однако из-за неустойчивости ионосферы и из-за смещения фаз несущей частоты метрового диапазона информация о дальности с преобразователя 8 будет меняться. Поэтому наиболее оптимальной дальностью будет минимальная дальность, при отражении максимума амплитуды, наиболее близко расположенной к переднему фронту сигнала.

Анализатор наименьшей амплитуды 12, анализируя следующую друг за другом информацию с преобразователя 8, определяет эту наименьшую дальность. Далее может быть осуществлена подстройка линии задержки 6. Анализатор наименьшей дальности 12 и блок фиксации определенной длительности передней части сигнала 9 выполняют функции блока вторичной обработки, представленного, например, в книге «Радиотехнические системы», Пестряков В.П. и др., 1985 г., стр.219.

Пример исполнения преобразователя дальности представлен в книге «Справочник-задачник по радиолокации», Васин В.В., Степанов Б.М., М.: 1977 г., стр.214, фиг.9.7. Таким образом, информация с преобразователя 8 будет отличаться от фактической информации, например, на 3 мс. Поэтому панель выдачи кода задержки 14 может выдавать в сумматор 13 код задержки, равный разности вышеупомянутого времени задержки в переменной линии задержки 6 и времени выделения сигнала в блоке 9. На другую группу входов сумматора 13 поступает код с анализатора 12, и код, характеризующий уточненное значение дальности до ионосферы с группы выходов сумматора 13, поступает на группы входов блока вторичной обработки 15, где исключаются временно появляющиеся уровни сходственных длительностей сигналов от движущихся космических объектов, например, на дальностях ближе ионосферы, но дальше необрабатываемой зоны. Пример конкретного исполнения блока вторичной обработки 15 отмечен в вышеупомянутом источнике. С группы выходов блока вторичной обработки откорректированная уточненная информация о дальности до ионосферы поступает в индикатор 16 для отображения.

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах, в которые входят загоризонтальные радиолокаторы. При этом обеспечивается определение высоты ионосферы на разных участках. Устройство также может быть использовано в исследовательских целях и в системе глобальной навигации наземного базирования. Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечит улучшение тактико-технических характеристик изделий, где используются отражения от ионосферы.

Устройство определения дальности до ионосферы может быть использовано в загоризонтных радиолокаторах и для исследования состояния воздушного слоя Земли. Достигаемый технический результат - увеличение точности определения дальности без уменьшения достоверности обнаружения. Указанный результат достигается благодаря использованию синхронизатора, импульсного передатчика, антенного переключателя, антенны, приемника, тактового генератора, дешифратора, блока вторичной обработки, индикатора, амплитудного селектора, переменной линии задержки, блока фиксации определенной длительности передней части сигнала, анализатора наименьшей дальности, сумматора, панели выдачи кода задержки, соединенных между собой определенным образом. 1 ил.

Устройство определения дальности до ионосферы, состоящее из синхронизатора, импульсного передатчика, антенного переключателя, антенны, приемника, тактового генератора, дешифратора, блока вторичной обработки и индикатора, где тактовый генератор имеет второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом дешифратора и с первым входом преобразователя дальности, имеющего группу выходов, соединенную с группой входов дешифратора, к тому же выход синхронизатора соединен через импульсный передатчик с входом антенного переключателя, имеющего первый выход и совмещенный второй вход с вторым выходом, соответственно соединенные с входом приемника и совмещенным входом и выходом антенны, а группа выходов блока вторичной обработки соединена с группой входов индикатора, отличающееся тем, что введены амплитудный селектор, переменная линия задержки, блок фиксации определенной длительности передней части сигнала, анализатор наименьшей дальности, сумматор, панель выдачи кода задержки, при этом выход приемника соединен через амплитудный селектор, через блок фиксации определенной длительности передней части сигнала со вторым входом преобразователя дальности, имеющего группу выходов, соединенную через анализатор наименьшей дальности, с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого и группа выходов соответственно соединены с группой выходов панели выдачи кода задержки и с группой входов блока вторичной обработки, а выход синхронизатора соединен с первым входом тактового генератора через переменную линию задержки.