ЧАСТОТНЫЙ ДАЛЬНОМЕР Российский патент 2019 года по МПК G01S13/08 

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано для обнаружения и измерения дальности до отражающего объекта.

Известен импульсный локатор [Радиоэлектронные системы: Основы построения и теории. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - 512 с/, с. 17], содержащий импульсный радиопередатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, синхронизатор, индикаторное устройство. Локатор излучает короткие зондирующие радиоимпульсы и позволяет обнаруживать и определять дальность до отражающих целей. Однако зондирующие радиоимпульсы должны иметь большую пиковую мощность.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к предполагаемому изобретению) является частотный дальномер [Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. пособие для вузов. - М: Радио и связь, 1992. - 304 с/, с. 131], содержащий последовательно соединенные частотный модулятор и генератор высокой частоты первый выход которого подключен к передающей антенне, а второй выход - к последовательно соединенным смесителю, усилителю низкой частоты и частотному анализатору, второй вход смесителя подключен к приемной антенне.

В данном устройстве излучается непрерывное частотно-модулированное колебание. Время запаздывания определяется путем измерения частоты биений между излучаемым и отраженным сигналами.

Недостатком данного устройства является уменьшение отношения сигнал/шум при увеличении дальности до объекта.

Технический результат заключается в повышении отношения сигнал/шум при увеличении дальности до объекта.

Технический результат достигается тем, что в частотный дальномер, содержащий последовательно соединенные частотный модулятор, генератор высокой частоты и передающую антенну, а также последовательно соединенные приемную антенну, смеситель, усилитель низкой частоты и частотный анализатор, дополнительно введена линия задержки, вход которой подключен ко второму выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу смесителя.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введена линия задержки, вход которой подключен ко второму выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу смесителя и поясняется фиг. 1, 2.

На фиг. 1 приведены зависимости изменения частоты излучаемого и принимаемого сигналов, а также частоты биений прототипа. На фиг. 2 приведены зависимости изменения частоты излучаемого, задержанного и принимаемого сигналов, а также частоты биений предложенного устройства.

На фиг. 1 и 2 обозначено: ƒ_п - частота генератора высокой частоты, ƒ_с - частота отраженного сигнала, F_б - частота биений, t_з - время задержки отраженного сигнала, t_бо - длительность колебаний биений, t_лз - время задержки опорного напряжения, ƒ_лз - частота задержанного опорного напряжения.

На фиг. 1 видно, что с увеличением t_з (дальности до объекта) длительность колебаний биений t_бо уменьшается, что эквивалентно уменьшению их энергии, а тем самым и уменьшению отношения сигнал/шум.

Введение линии задержки обеспечивает смещение опорного для смесителя напряжения ƒ_лз относительно напряжения генератора высокой частоты ƒ_п на время t_лз, соответствующее максимальной дальности действия устройства, что видно из фиг. 2. При этом отраженный сигнал ƒ_с с увеличением дальности до объекта (t_з) будет приближаться к опорному напряжению ƒ_лз и длительность колебаний биений t_бо будет увеличиваться, а соответственно и повышаться отношение сигнал шум, чем достигается указанный в изобретении технический результат.

Структурная схема предложенного устройства приведена на фиг. 3.

Предложенное устройство измерения дальности частотным методом состоит из частотного модулятора 1, генератора высокой частоты 2, передающей антенны 3, линии задержки 4, частотного анализатора 5, усилителя низкой частоты 6, смесителя 7, приемной антенны 8 соединенных как показано на фигуре.

Назначение элементов схемы ясны из их названия.

Устройство работает следующим образом.

Частотный модулятор 1 вырабатывает модулирующее напряжение, амплитуда которого изменяется по периодическому пилообразному закону. Генератор высокой частоты 2 генерирует колебания, частота которых ƒ_п меняется в соответствии с модулирующим напряжением (фиг. 2). Сформированное колебание излучается передающей антенной 3, а также задерживается линией задержки 4 на время t_лз соответствующее максимальной дальности действия устройства и в качестве опорного напряжения ƒ_лз (фиг. 2) поступает на смеситель 7. Частота принимаемого сигнала ƒ_с изменяется по такому же закону (фиг. 2). На выходе смесителя 7 образуются биения разностной частоты F_бо=ƒ_c-ƒ_лз (фиг. 2), которые после усилителя низкой частоты 6 поступают на частотный анализатор 5, измеряющий значение F_бо. В результате определяется дальность до объекта. При этом с увеличением дальности до цели (t_з) длительность колебаний биений t_бо увеличивается (фиг. 2).

Таким образом, в предложенном устройстве при увеличении дальности до объекта повышается отношение сигнал/шум.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства, имеющие малую пиковую мощность зондирующего сигнала, обеспечивающие возможность разрешения объектов по дальности и исключающие уменьшение отношения сигнал/шум при увеличении дальности до объекта за счет частотного метода измерения дальности.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы широко распространенной технологии.

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано для обнаружения и измерения дальности до отражающего объекта. Технический результат заключается в повышении отношения сигнал/шум при увеличении дальности до объекта. Технический результат достигается тем, что в частотный дальномер, содержащий последовательно соединенные частотный модулятор, генератор высокой частоты и передающую антенну, а также последовательно соединенные приемную антенну, смеситель, усилитель низкой частоты и частотный анализатор, введена линия задержки, вход которой подключен ко второму выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу смесителя. 3 ил.

Частотный дальномер, содержащий последовательно соединенные частотный модулятор, генератор высокой частоты и передающую антенну, а также последовательно соединенные приемную антенну, смеситель, усилитель низкой частоты и частотный анализатор отличающийся тем, что дополнительно введена линия задержки, вход которой подключен ко второму выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу смесителя.