Способ определения градиента плотности среды с частотной дисперсией Советский патент 1985 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиофизи ке и может быть использовано для опр деления физических свойств различных сред с частотной дисперсией, в частности, этим способом может изучаться распределение плотности электронной концентрации в плазменной среде (например, земной ионосфере). Цель изобретения - повьшение точности измерений. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит генератор 1, блок 2 регулируемой задержки, сумматор 3, блок 4 дифференциального реве сивного широтно-импульсного модулято ра, блок 5 дифференциально -реверсивного широтно-импульсного модулятора, ключи 6 и 7 вьзделения зондирующего сигнала, триггер 8, блоки 9 и 10 фор мирователя импульсного управления ключом, преобразователь 11 цифроаналоговый (ЦАП), инвертор 12 кода, пре образователь 13 цифроаналоговый, Ключи 14 и 15, бло-к 16 формирования линейнорастущего пилообразного сигнала, блок 17 формирования линейно падающего пилообразного сигнала, сумматор 18, блок 19 выходного каска да передающего тракта, смеситель 20 Передающего тракта, генератор 21 задающий, генератор 22 с перестраиваемой частотой, блок 23 - входной каскад приемного тракта, смеситель 24 приемного тракта, блок 25 - выходной каскад усилителя промежуточной часто ты, блок 26 автоматического слежения за временным положением отраженного сигнала, преобразователь 27 аналогоцифровой (АЦП), блок 28 интегрирования, блок 29 определения разности дл тельностей импульсов, блок 30 формирования сигнала запуска ЭВМ, компара тор 31, блоки 32 и 33 интегрирования принимаемых сигналов, ключи 34 и 35, ограничитель 36 амплитудный, детекто 37, Устройство работает следугадим образом. Генератор 1 вьфабатывает импульсные сигналы с частотой следования, характерной для ионосферных станций (50 имп/с). На выходе сумматора 3 получается периодическая последовательность парных импульсов, причем временное положение второго импульса определяется величиной задержки в блоке 2 егулируемой задержки. Сигналы с выхода сумматора 3 поступают на блоки 4 и 5 дифференциальных реверсивных широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), которые управляются напряжениями с выходов блоков 11 и 13 ЦАП. Цифровые сигналы на блоки 11 и 13 ЦАП поступают из ЭВМ. В начальный момент.пары импульсов с выходов каждого блока 4 и 5 ШИМ имеют одинаковую длительность, а затем длительность импульсов одной пары увеличивается, а другой уменьшается на одну и ту же величину на каждый период следования. Импульсы генератора 1 запускают триггер 8. С прямого и инверсного выходов триггера 8 сигналы поступают на блоки 9 и 10, выходные сигналы которых управляются ключами 6 и 7, пропускающими на выход первые импульсы каждой пары. Эти сигналы используются для управления задающим генератором 21 ионосферной станции. Импульсы с выходов блоков 4 и 5 ШИМ подаются на входы ключей 14 и 15 и одновременно на блок 29 определения разности длительностей. Выходные сигналы ключей 14 и 15 подаются соответственно на блок 16 формирования линейно растущего пилообразного напряжения и блок 17 формирования линейно падающего пилообразного напряжения. После сумматора 18 формируется последовательность парных пилообразных импульсов с постоянной амплитудой и изменяющейся длительностью, которые используются для управления частотой генератора 22 ионосферной станции. Отраженный от ионосферы сигнал с выхода усилителя 25 промежуточной частоты поступает одновременно на входы детектора 37 и блока 26 автоматического слежения за временным положением отраженного сигнала. Блок 26 вырабатьшает напряжение, управляющее блоком 2 регулируемой задержки. Сигналы с выхода детектора . 37 после амплитудного ограничителя 36 через селектор на ключах 34 и 35 поступают на входы блоков 32 и 33 интегрирования, на выходе одного из которых получается растущее напряжение, пропорциональное длительности сигналов, а на выходе другого падающее. Неравенство длительностей импульсов имеет место до тех пор, пока изг менение длительности с помощью блоков 4 и 5 ШИМ не скомпенсирует изменение длительности за счет распространения в ионосфере. При этом длительности импульсов станут равными, что приводит к появлению сигнала с компаратора 31, который через- блок 30 формирования поступает в ЭВМ как командный импульс. В этот момент ЭВМ производит измерение напряжения, поступающего через блок 27 А1Щ с выхода блока 28 интегрирования, которое пропорционально длительности импульсов с выхода блока 29 определени разности длительностей Т. Градиент 0 концентрации в среде для линейного слоя вычисляетсягпо формуле cJN 4о6 dz () где ,24-10, , L/aTJs измеренная разность длительностей, мкс, fcj скорость света. См/с, Л величина девиации, СмГц, частота зондирующего сигнала, МГц. . Сравнительный анализ известного и предложенного способов показал, что повьшение точности измерения достигается за счет использования широкополосного сигнала и измерения длительности импульсов.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРДЦИ- ЕНТА ПЛОТНОСТИ СРЕДЫ С ЧАСТОТНОЙ ДИСПЕРСИЕЙ, заключающийся в зондировании среды радиоимпульсами с модуляцией частоты заполнения по линейному закону, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в каждой паре радиоимпульсов производят противоположные изменения частоты и длительности при сохранении величины девиации частоты, при этом длительность радиоимпульсов изменяют до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, отраженных средой и прошедших среду, и в этот момент измеряют изменение длительности как .разность длительностей пары зондирующих радиоимпульсов и по измеренной величине изменения длительности опреде/1яют градиент плотности среды. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что при отражении средой радиоимпульсов изменяют длительность зондирующих радиоимпульсов путем увеличения длительности радиоимпульса с линейно падающей частотой заполнения и уменьшения длительности радиоимпульса с линейно растущей (Л частотой заполнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, отраженных средой. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что при прохождении радиоимпульсов через среду изменяют длительность зондирующих радиоим35 пульсов путем уменьшения длительности радиоимпульса с линейно падающей час00 00 тотой заполнения и увеличения длительности радиоимпульса с линейно.- 00 растущей частотой за-полнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, прошедших среду.