УСТРОЙСТВО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ РАДИОЗОНДА Российский патент 2019 года по МПК G05B23/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется в устройствах контроля функционирования радиозонда для определения параметров СВЧ сигнала радиозонда, выделения телеметрической информации и функционирования системы приема СВЧ сигнала радиозондом.

Известен автоматизированный радиочастотный комплекс в стандартах VXI и LXI для контроля, тестирования и проверки радиоэлектронного оборудования «Орион-1» фирмы «Холдинг «Информтест», см. www.informtest.ru, который содержит персональный компьютер, СВЧ анализатор, СВЧ генератор, осциллограф, источник питания. Преимуществом данного комплекса является высокая степень интеграции приборов СВЧ измерений для проверки функционирования радиозонда. Недостатками известного устройства являются большие габаритные размеры, сложность компоновочного решения, в том числе необходимость сопряжения измерительных приборов через контактирующие устройства.

Известен также комплекс мониторинга эфира и пеленгации на базе модуля PXI фирмы ООО «Алькор-Коммьюникейшин», см. www.2test.ru, предназначенный для спектрального мониторинга эфира и кодирования/декодирования радиосигналов, который содержит шасси, с установленными в него системным контроллером и СВЧ анализаторами. Преимуществом известного устройства является высокая степень интеграции приборов для СВЧ измерений, компактные размеры. Недостатками является отсутствие возможности передачи радиосигналов и отсутствие управляемых источников питания.

Наиболее близким техническим решением устройства функционального контроля является автоматизированное рабочее место контроля высокочастотной радиоэлектронной аппаратуры АРМ-ИУС-ВЧ, см. www.vektor.ru/produktsiya/grajdanskaya_produktsiya/vektor_ask/arm_ius_vch, принятое за прототип, которое содержит встроенный системный контроллер, СВЧ генератор сигналов, СВЧ анализатор сигналов, источник питания, коммутатор высокочастотный сигналов, смеситель высокочастотный. Устройство обеспечивает возможность автоматизированного определения СВЧ параметров сигнала радиозонда и автоматизированное управление питанием радиозонда. Существенным недостатком прототипа является отсутствие возможности одновременного использования СВЧ генератора и СВЧ анализатора для определения работоспособности системы приема сигнала радиозонда, выделения телеметрии и ее сравнения с параметрами среды, определения величины излучаемой мощности СВЧ сигнала радиозонда.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эксплуатационных качеств устройства функционального контроля для проверки всех параметров, необходимых для исправной работы радиозонда, без полевых испытаний.

Техническим результатом настоящего изобретения является возможность одновременного использования СВЧ генератора и СВЧ анализатора для определения работоспособности системы приема сигнала радиозонда, выделение телеметрии для сравнения с параметрами среды, определение величины излучаемой мощности СВЧ сигнала радиозонда.

Поставленная задача решается, а технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве функционального контроля, содержащем СВЧ анализатор, СВЧ генератор и источник питания, каждый из которых выходом соединен с системным контроллером, дополнительно установлены осциллограф и устройство приема сигналов радиозонда, при этом осциллограф соединен входом с устройством приема сигналов радиозонда и выходом с системным контроллером, вход СВЧ анализатора соединен с выходом устройства приема сигналов радиозонда, а выход СВЧ генератора соединен с входом устройства приема сигналов радиозонда. Устройство приема сигналов радиозонда выполнено в виде измерителя СВЧ мощности, соединенного с системным контроллером и СВЧ разветвителем, который, в свою очередь, связан с выходом СВЧ генератора через СВЧ циркулятор, с входом СВЧ анализатора через СВЧ нагрузку и с входом осциллографа через детекторную головку.

В описанном изобретении результаты достигаются всей совокупностью существенных признаков, в том числе: установка осциллографа позволяет определять телеметрическую информацию, установка устройства приема сигналов радиозонда позволяет определять работоспособность радиозонда по приему СВЧ сигнала и пропаданию телеметрической информации, по длительности отсутствия которой определяется дальность. Обеспечивается автоматизация процесса измерения, а также измерение мощности излучения от радиозонда. Проверка всех параметров радиозонда осуществляется за счет того, что:

- СВЧ циркулятор обеспечивает совместную работу СВЧ генератора и СВЧ анализатора;

- СВЧ разветвитель позволяет обеспечить совместную работу измерителя мощности СВЧ сигнала, осциллографа и СВЧ анализатора;

- аттенюатор обеспечивает защиту СВЧ анализатора от высокого уровня СВЧ сигнала;

-детекторная головка обеспечивает выделение низкочастотного сигнала из СВЧ сигнала, содержащего телеметрическую информацию.

Осциллограф и измеритель мощности позволяют расширить спектр проверяемых параметров, выявить неисправность частей радиозонда и, следовательно, повысить качество продукции. Решена задача проверки всех параметров, необходимых для исправной работы радиозонда, без полевых испытаний.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - блок-схема устройства функционального контроля радиозонда,

на фиг. 2 - блок схема устройства приема сигналов радиозонда,

на фиг. 3 - схема использования устройства функционального контроля радиозонда.

Устройство функционального контроля радиозонда 1 (фиг. 1) содержит системный контроллер 2, устройство приема сигналов радиозонда 3, осциллограф 4, СВЧ анализатор 5, СВЧ генератор 6, источник питания 7.

Входы системного контроллера 2 соединены с выходом осциллографа 4, выходом СВЧ анализатора 5, выходом СВЧ генератора 6 и выходом источника питания 7. Входы устройства приема сигналов радиозонда 3 соединены с выходом антенны 16 и выходом СВЧ генератора 6. Выходы устройства приема сигналов радиозонда 3 соединены с входом системного контроллера 2, входом осциллографа 4 и входом СВЧ анализатора 5.

Устройство приема сигналов радиозонда 3 (фиг.2) содержит измеритель СВЧ мощности 8, СВЧ разветвитель 9, СВЧ циркулятор 10, СВЧ нагрузку 11, детекторную головку 12. Измеритель СВЧ мощности 8 соединен с входом системного контроллера 2 и СВЧ разветвителем 9, который, в свою очередь, соединен с выходом СВЧ генератора 6 через СВЧ циркулятор 10, с входом СВЧ анализатора через СВЧ нагрузку 11 и с входом осциллографа 4 через детекторную головку 12.

В рабочем состоянии устройство функционального контроля радиозонда 1 (фиг. 3) системным контроллером 3 соединяют с монитором 13, клавиатурой 14 и манипулятором типа «мышь» 15. Антенну 16 для приема радиосигнала от радиозонда 17 соединяют с внешним разъемом устройства приема сигналов радиозонда 3. Радиозонд 17 соединяют с внешними разъемами источника питания 7.

Устройство функционального контроля радиозонда 1 работает в автоматическом режиме и выполняет следующие действия и проверки радиозонда 17:

1. Подает требуемое значение напряжения питания, измеряет величину потребляемого тока, сравнивает с эталонным значением.

2. Измеряет мощность высокочастотного радиосигнала, сравнивает с эталонным значением.

3. Измеряет центральную частоту и ширину спектра высокочастотного радиосигнала, сравнивает с эталонным значением.

4. Детектирует огибающий сигнал из высокочастотного радиосигнала и преобразует телеметрию, сравнивает с эталонными значениями.

5. Отправляет запросный импульс, определяет время на восстановление передачи сигнала, пересчитывает расстояние, сравнивает с эталонными значениями.

Программа в системном контроллере 2 по команде оператора передает в источник питания 7 команды на установку величины напряжения и измерение потребляемой величины тока.

После подачи напряжения на радиозонд 17 сигнал от него поступает через антенну 16 на измеритель СВЧ мощности 8 через СВЧ циркулятор 10 и СВЧ разветвитель 9. Программа в системном контроллере 2 направляет команду в измеритель СВЧ мощности 8 на измерение мощности СВЧ сигнала.

Также сигнал от радиозонда 17 с антенны 16 поступает на СВЧ анализатор 5 через СВЧ циркулятор 10, СВЧ разветвитель 9 и СВЧ нагрузку 11. Программа в системном контроллере 2 направляет команду в СВЧ анализатор 5 для измерения центральной частоты СВЧ сигнала и ширины спектра.

Кроме того, сигнал от радиозонда 17 с антенны 16 поступает на осциллограф 4 через СВЧ циркулятор 10, СВЧ разветвитель 9 и детекторную головку 12. Программа в системном контроллере 2 направляет команду в осциллограф 4 для измерения спектра низкочастотного сигнала, по записанному спектру осуществляет частотно-амплитудную демодуляцию и пересчет телеметрической информации. Далее программа в системном контроллере 2 направляет команду в СВЧ генератор 6 для генерации СВЧ сигнала с определенными параметрами и длительностью, при этом фиксируется время отправки импульса. СВЧ сигнал поступает на антенну 16 от СВЧ генератора 6 через СВЧ циркулятор 10. После восстановления СВЧ сигнала от радиозонда 17 фиксируют новое значение времени, по разности значений времени рассчитывают расстояние до радиозонда.

По результатам сравнения с эталонными значениями программа в системном контроллере 2 выдает протокол испытаний, с указанием на возможные неисправные составные части в радиозонде 17.

Техническую реализацию заявленного изобретения осуществляют с использованием аппаратуры (измерительных приборов), известной из уровня техники, например:

1) Системный контроллер 2 - контроллер встраиваемый PXIe-8135 (арт. 782340-04, ф. National Instruments);

2) Осциллограф 4 - модуль цифрового осциллографа PXIe-5122 (арт. 779967-01, ф. National Instruments);

3) СВЧ анализатор 5 - анализатор сигналов векторный PXI-5665 (арт. 781428-03, ф. National Instruments);

4) СВЧ генератор 6 - генератор сигналов векторный PXI-5673E (арт. 781263-02, ф. National Instruments);

5) Источник питания 7 - модуль источника питания PXIe-4113 (арт. 782857-02, ф. National Instruments);

6) Измеритель СВЧ мощности 8 - РЧ-датчик мощности USB-5680 (арт. 780167-01, ф. National Instruments);

7) СВЧ разветвитель 9 - 3-way splitter HR S3 (ф. Sonora);

8) СВЧ циркулятор 10 - прибор ФЦК3-83М (циркулятор) (ПЯ 0.223.147 ТУ, ОАО «Завод Магнетон»).

9) СВЧ нагрузка 11 - СВЧ аттенюатор UNAT-20+ (ф. Mini-Circuits).

10) Детекторная головка 12 - головка детекторная (УВДК. 467733.003, АО «УПП «Вектор»).

11) Шасси и шина PXI - шасси PXIe-1085 (арт. 781813-01, ф. National Instruments);

Таким образом, заявляемое компоновочное решение устройства функционального контроля радиозонда значительно повышает эксплуатационные и технические характеристики устройства за счет проверки всех параметров радиозонда и отсутствия необходимости использования контактирующих устройств для сопряжения измерительных приборов. Уменьшились габариты и масса изделия. Повысилось качество выпускаемых предприятием радиозондов.

Использование: для функционального контроля радиозонда. Сущность изобретения заключается в том, что устройство функционального контроля радиозонда, содержащее СВЧ анализатор, СВЧ генератор и источник питания, каждый из которых выходом соединен с системным контроллером, дополнительно установлены осциллограф и устройство приема сигналов радиозонда, при этом осциллограф соединен входом с устройством приема сигналов радиозонда и выходом с системным контроллером, вход СВЧ анализатора соединен с выходом устройства приема сигналов радиозонда, а выход СВЧ генератора соединен с входом устройства приема сигналов радиозонда. Технический результат: обеспечение возможности одновременного использования СВЧ генератора и СВЧ анализатора для определения работоспособности системы приема сигнала радиозонда, выделение телеметрии для сравнения с параметрами среды, определение величины излучаемой мощности СВЧ сигнала радиозонда. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство функционального контроля радиозонда, содержащее СВЧ анализатор, СВЧ генератор и источник питания, каждый из которых выходом соединен с системным контроллером, отличающееся тем, что дополнительно установлены осциллограф и устройство приема сигналов радиозонда, при этом осциллограф соединен входом с устройством приема сигналов радиозонда и выходом - с системным контроллером, вход СВЧ анализатора соединен с выходом устройства приема сигналов радиозонда, а выход СВЧ генератора соединен с входом устройства приема сигналов радиозонда.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство приема сигналов радиозонда выполнено в виде измерителя СВЧ мощности, соединенного с входом системного контроллера и СВЧ разветвителем, который, в свою очередь, соединен с выходом СВЧ генератора через СВЧ циркулятор, с входом СВЧ анализатора - через СВЧ нагрузку и с входом осциллографа - через детекторную головку.