Фазовый анализатор местоположения гроз Советский патент 1986 года по МПК G01S13/95 

рой oro вход, с Ф 5 прямоугольный .пьc., пропорциональный фазовому cjuiHi-y, поступает на селектор 7 импульсов дальности. Последний форми- )ует сигнал, соответствующий одной из трех градаций дальности, который поступает на блоки 16 индикации (ни). Сигналы с магнитных антенн 8 и 9 поступают на блок 13 согласования . Суммарньй сигнал с его выхода через УУ 12 поступает на второй Ф 6 и на блок 14 управления. На другой вход Ф 6 поступает через УУ 11 сигнал с электрической антенны 1. ПряИзобретение относится к радиолокационной метеорологии и может использоваться для служб шторм-оповещения о грозах в аэропортах, на нефтналивных судах, в карьерах открытых горных разработок и на других особо важных объектах.

Цель изобретения - повышение точности Измерений дальности до грозовых очагов и пеленга.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления

Устройство содержит электрическую антенну 1, широкополосный усилитель 2, блок 3 задержки, фазовращатель 4, два фазометра 5 и 6, селектор 7 импульсов дальности, дв.е магнитные антенны 8 и 9, три узкополосных усилителя 10-12, блок 13 согласования, блок 14 управления, селектор 15 импульсов пеленга, N блоков индикации, при этом каждый из блоков 16 индикации содержит М каналов, состоящих из последовательно соединенных элемента И 17, счетчика 18 и индикатора 19. Блок 14 управления содержит четьфе ждущих муль тивибратора 20-23, три элемента И 24 26, два триггера.27 и 28, инвертор 29, генератор 30 и два счетчика 31 и 32 импульсов.

Устройство работает следующим об- разом.

223175

моугольный.импульс, пропорциональный фазовому сдвигу (пеленгу), с Ф 6 поступает на селектор 15 импульсов пеленга, который формирует сигналы, соответствующие двенадцати градациям, С его выхода соответствующий импульс поступает на БИ 16. При поступлении с блока 14 управления, работа которого поясняется, сигнала разрешения работы устройства в соответствую- . щем БИ 16, содержащем элемент И 17, счетчик 18 и индикатор 19, фиксируется информация о градации дальности и пеленга. 2 ил.

Широкополосный сигнал с электрической антенны 1 поступает на широкополосный 2 и первый 10 и второй 11 узкополосные усилители. С выхода широкополосного усилителя 2 широкополосный сигнал поступает на блок 3, на выходе которого формируется прямоугольный импульс длительностью 4000 МКС, причем задний фронт прямоугольного импульса жестко связан с передним фронтом широкополосного сигнала на выходе широкополосного усилителя 2. Задним фронтом прямоугольного импулЬса, сформированного на выходе блока 3, триггер в первом фазометре 5 устанавливается в состояние логической единицы. С выхода первого узлсополосного усилителя 10 сигнал поступает на фазовращатель 4. Им .пульсы с последнего поступают на второй вход триггера в первом фазометре 5 и ближайший из них после установки триггера импульсом с блока 3 в состояние логической единицы устанавливает его в состояние логического нуля. Таким образом на выход первого фазометра 5 формируется прямоугольный импульс длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу узкополосного сигнала относительно переднего фронта широкополосного сигнала, сдвинутого блоком 3 на вре-. менной интервал t3Q9 4000 мкс. Время задержки выбирается равным п периодов рабочей частоты, а число периодов выбирается из расчета, что из3

мерение фазового сдвига осуществляется в средней части отклика фильтра, где минимальные фазовые искажения обусловлены переходным процессом. С выхода первого фазометра 5 прямоугол ный импульс, пропорциональный фазовому сдвигу РЕ и равный

Фб 2irf(trin - tscgl- Ю , (1) где f - рабочая частота дальномера,

Гц;

tnn- время появления ближайшего после установки триггера в первом фазометре 5 в состояние логической единицы импульса нулевого перехода от клика фильтра первого узкополосного усилителя 0, мкс; tjog- время задержки переднего фрота широкополосного снгнала, равное длительности прямо- угольного импульса на выходе блока 3, МКС; Т - фаза, рад;

поступает на вход селектора 7. Если отсчет времени вести от заднего фрон та прямоугольного импульса на выходе блока 3, то фазовый сдвиг равен Cfb iTftHn- 10, (2) где tHn- время между моментом установки триггера в первом фазометре 5 задним фронтом импульса на выходе блока 3 в состояние логической единицы и моментом прихода ближайшего импульса нулевого перехода отклика фильтра первого узкополосного усилителя 10, которым триггер устанавливается в состояние логического нуля.

Фазовый сдвиг IE .равен значению, задаваемому в рамках дипольной модел

.источника излучения. Селектор 7 фор/

(в зависимости от длительности входного импульса) сигнал, соответствующий одной из трех градаций дальности: 0-20, 20-40 и 40-60 км, которым соответствуют временные интервалы 500-425, 425-325 и 325- 125 МКС. Следовательно, при фазовом сдвиге, соответствующем одному из указанных временных интервалов, на выходе селектора 7 появляется прямоугольный импульс соответствунщей градах ии дальности.

На выходе селектора 7 формируется сигнал логической единицы в со-, ответствующей градации дальности, который поступает на соответствую- щие входы элементов И 17 блоков 16,

Сигналы с магнитных антенн 8 и 9 поступают на вход блока 13, где сдви

j 0

5

0

5

175

гаются на ±45° и складываются. С выхода блока 13 суммарный сигнал поступает на вход третьего узкополосного усилителя 12 и далее на второй вход второго фазометра 6 и вход блока 14. С второго узкополосного усилителя 11 (фиг. 2 е) сигнал поступает на первый вход второго фазометра 6 и вход блока 14. На выходе второго фазометра 6 формируется прямоугольный импульс длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу между гармоническими составляющими на частоте электрической и суммарной магнитной компонент. Этот фазовый сдвиг (разность фаз) пропорционален пеленгу. Фаза суммарного .сигнала на выходе третьего узкополосного усилителя 12 зависит от амплитуды сигналов на выходе магнитных антенн 8 и 9, а следовательно, от направления на источник излучения. Фаза электрической составляющей излучения не- зависит от направления на источник и служит для исключения неоднозначности пеленга (180 ). С выхода второго фазометра 6 (фиг. 2) прямоугольный сигнал поступает на вход селектора 15, на выходе которого формируется двенадцать импульсов, соответст- двенадцати градациям. В зависимости от длительности импульса (разности фаз) на выходе второго фазометра 6 в селекторе 15 формируется сигнал в той градации, которой соответствует по длительности входной импульс. С выхода селектора 15 рабочий импульс поступает на входы соответствующих элементов И 17 блоков 16. Таким образом, если на входах элементов И появляются импульсы, соответствующие градации дальности и пеленга, и сигнал разрешения на работу устройства с блока 14, то на выходе элемента И 17 формируется сигнал, который фиксируется соответствующим счетчиком 18, а информация о его состоянии регистрируется цифровым или световым индикатором 19 соответствующей ячейки. Размеры ячейки определяются размерами градаций дальности и азимута. В данном случае ячейка составляет 20 км по дальности и 30° по азимуту.

Блок 14 контролирует уровни сигналов узкополосных усилителей 10-12 и наличие сигнала на выходе блока 3. Если уровень одного из сигналов ниже заданного на выходе блока 14 отсутствует сигнал -разрешения на работу устройства. После записи информации в ячейку индикатора 19 блок 14 осуществляет установку в исходное состояние блока 3 и селекторов 7 и 15 и тем самым готовит устройство к приему следующего сигнала излучения молниевого разряда, В блоке 14 предусмотрена система контроля рабочего времени, которая позволяет через заданные интервалы времени (от единиц минут до часа) осуществлять смену информации, записанной на индикаторах 19.

Блок 14 работает следующим обра- , зом.

На входах блока 14 установлены четыре ждущих мультивибратора 20-23, контролирующих уровни сигналов на выходах узкополосных усилителей 10-12 и втором выходе 0лока 3, При наличир всех сигналов (запущены все четыре

10

15

20

няться от единицы минут до часа в зависимости от решаемой данным устройством задачи. Запуск второго формирователя осуществляется первым зарегистрированным разрядом молнии. После этого идет наполнение информации в ячейках блоков 16. По истечении определенного интервала времени (15, 10, 15, 30, 60 мин) счетчики 18 в блоках 16 обнуляются. Первым импульсом второй формирователь запускается и разрешает запись в счетчики 18 и вывод информации на индикаторы 19.

Формула изобретения

Фазовьй анализатор местоположения гроз, содержащий электрическую антенну, три узкополосных усилителя, первую и вторую магнитные антенны, блок согласования и N блоков индикации, при этом выход электрической антенны подключен к входу первого узкопОлос- ного усилителя, а выходы первой и

мультивибратора 20-23) на выходе пер-25 второй магнитных антенн подключены со30

35

вого элемента И 24 формируется импульс, который инвертируется инвертором 29 и передним фронтом опрокидывает триггеры 27 и 28. Триггер 27, элемент И 25 и счетчик 31 представляют формирователь прямоугольного импульса. Импульс с выхода триггера 27, соответствующий уровню логической единицы разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 30 через элемент И 25 на счетчик 31. После заполнения счетчика 31 на его выходе формируется импульс логического нуля, которым триггер 27 устанавливается

в исходное состояние. В результате

, .с п

на его выходах (первом и втором) формируются импульсы, синхронизирующие работу элементов И 17 блоков 16, счетчиков: в селекторах 7 и 15 и блока 3. Длительность этого импульса выбирается из расчета времени, необходимого для обработки сигналов, измерения фазовых сдвигов. Оно составляет примерно 10-20 мс и соизмеримо с длительностью импульсов на выходах муль45

ответственно к первому и второму входам блока согласования, выход которого подключен к входу третьего узкополосного усилителя, о т л и ч а - ю-щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений дальности до грозовых оча гов и пеленга, в него введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и блок задержки, последовательно соединенные фазовращатель, первьш фазометр и селектор импульсов дальности, последовательно соединенные второй фазометр и селектор импульсов пеленга, а также блок управления, при этом выход электрической, антенны .подключен к входам соответственно широкополосного усипите- ля и второго узкополосного усилителя, выход которого подключен К первому входу второго фазометра, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного усилителя, выход первого узкополосного усилителя подключен к входу фазовращателя.

тивибраторов 20-23. Триггер 28, эле- первый выход блока задержки подклюмент И 26 и счетчик 32 представляют второй формирователь импульсов в блоке 14. Работа его аналогична .первому формирователю (триггер 27, элемент И 25 и счетчик 31). Различие состоит в длительности импульса, которым синхронизируется работа счетчиков 18 блоков 16. Она может изме55

чен к второму входу первого фазометра, М выходов селектора импульсов дальности подключены к первой группе М входов каждого из N блоков индикации, М выходов селектора импульсов пеленга подключены к второй группе М входов каждого из N блоков индикации, первый, второй, третий и

няться от единицы минут до часа в зависимости от решаемой данным устройством задачи. Запуск второго формирователя осуществляется первым зарегистрированным разрядом молнии. После этого идет наполнение информации в ячейках блоков 16. По истечении определенного интервала времени (15, 10, 15, 30, 60 мин) счетчики 18 в блоках 16 обнуляются. Первым импульсом второй формирователь запускается и разрешает запись в счетчики 18 и вывод информации на индикаторы 19.

Формула изобретения

Фазовьй анализатор местоположения гроз, содержащий электрическую антенну, три узкополосных усилителя, первую и вторую магнитные антенны, блок согласования и N блоков индикации, при этом выход электрической антенны подключен к входу первого узкопОлос- ного усилителя, а выходы первой и

второй магнитных антенн подключены со

ответственно к первому и второму входам блока согласования, выход которого подключен к входу третьего узкополосного усилителя, о т л и ч а - ю-щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений дальности до грозовых оча гов и пеленга, в него введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и блок задержки, последовательно соединенные фазовращатель, первьш фазометр и селектор импульсов дальности, последовательно соединенные второй фазометр и селектор импульсов пеленга, а также блок управления, при этом выход электрической, антенны .подключен к входам соответственно широкополосного усипите- ля и второго узкополосного усилителя, выход которого подключен К первому входу второго фазометра, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного усилителя, выход первого узкополосного усилителя подключен к входу фазовращателя.

первый выход блока задержки подклю

чен к второму входу первого фазометра, М выходов селектора импульсов дальности подключены к первой группе М входов каждого из N блоков индикации, М выходов селектора импульсов пеленга подключены к второй группе М входов каждого из N блоков индикации, первый, второй, третий и

7

четвертый входы блока управления соединены соответственно с вторым выхо дом блока задержки, выходом треть его узкополосиого усилителя, выходом второго узкополосного усилителя и выходом первого.узкополосного усилителя у первый и второй выходы блока

фиг. 2

Составитель Е. Прозоровская Редактор С. Саенко Техред Н.Бонкало Корректор г. Решетник

Заказ 1709/49 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1223175

управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока индикации, а третий выход блока управления подключен к управ- с ляющим входам селектора импульсов пеленга, селектора импульсов дальности и блока задержки.

Изобретение относится к радио-, локационной метеорологии. Повьшает- ся точность измерений дальности до грозовых очагов и пеленга. Широкополосный сигнал с электрической антенны 1 через широкополосный усилитель 2 и блок 3 задержки поступает на первый вход первого фазометра (ф) 5, а через узкополосный усилитель (УУ) 10 и фазовращатель 4 - на вто(Л cz f jjjjj. j rrO: фиг. I