Радиопеленгатор ближних гроз Советский патент 1986 года по МПК G01S3/00 G01S13/95 

два выпрямителя 8 и 9, блок сравнения 10, триггер 11, дешифратор квадранта 12, блок определения максимума 13, два блока запоминания 14 и 15, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь кодов (ФК) 18, умножающий циф- роаналоговьй преобразователь (УЦДП) 19, компаратор 20 и решающий блок (РБ) 21. Кратковременный сигнал грозового разряда, принятый антеннами 1, 2, 3, поступает соответственно на обнаружители полярности 4, 5, 6, которые определяют полярность первой полуволны сигналов, Выходные сигналы антенн 1, 2 подаются также на вьтря- мители 8, 9, преобразующие эти сигналы в однополярные, Блок сравнения , 10 устанавливает какой из этих сигналов больше, и результат сравнения фиксируется триггером 11, Дешифратор

Изобретение относится к радиопеенгации и может быть использовано системах определения местоположения гро з,

Цель изобретения - повьш1ение точ- s ности пеленгования,

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предложенного радиопеленгатора ближних гроз; на иг,2 и 3 - временные диаграммы, по- 0 ясняющие работу радиопеленгатора; на фиг,4 - структурная электрическая схема решающего блока; на фиг.5 - таблица квадрантов положений пеленга.

15

Радиопеленгатор ближних гроз содержит антенну 1 с синусной диаграм- ной направленности, антенну 2 с косинусной диаграммой направленности, антенну 3 с круговой диаграммой нап- 20 равленности, обнаружители 4-6 полярности, блок 7 управления, выпрямители 8 и 9, блок 10 сравнения-, триггер 11, дешифратор 12 квадранта, блок 13 определения максимума, блоки 14 и 15 25 запоминания, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь 18 кодов, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП) 19, компаратор 20, реквадранта 1Z определяет угол квадранта прихода сигнала грозового разряда, и сигнал найденного квадранта подается на РБ 21, ФК 18 формирует коды текущих углов, которые в УЦАЛ 19 умножаются на постоянные напряжения с выходов блоков запоминания 14, 15. При равенстве сравниваемых напряжений в компараторе 20 ФК 18 прекращает формирование кодов и выдачу последовательного кода текупшго угла.

Т,о, на выход ФК 18 поступит число импульсов, соответствующих измеренному углу внутри квадранта, которое запишется в PR 21. Даны варианты вьтолнения обнаружителей

полярности 4, 5, 6, блока управления 7, блока определения максимума 13, ФК 18 и РБ 21. 43.п. ф-лы, 5 ил.

шающий блок 2I, причем обнаружители 4-6 полярности содержат компараторы 22 и 23, элементы И 24 и 25, триггеры 26 и 27, блок 7 управления содержит элементы ИЛИ 28 и 29, элемент И 30, ждущий генерато.р 31, делитель

32напряжения, блок 13 определения макс1 гмума содержит дифференциаторы

33и 34, формирователи 35 и 36 нулевых переходов , элемент ИЛИ 37, элемент И 38, формирователь 18 кодов содержит триггер 39, ждущий генератор 40, счетчик 41, блоки 42 и 43 памяти, 44 элементов 2И-ИЛИ и элемент И 45, Решающий блок 21 содержит семь элементов И 46-52, два элемента ИЛИ 53 и 54, два счетчика 55 и 56

:и реверсивный счетчик 57,

Радиопеленгатор ближних гроз работает следующим образом,

Кратковременный сигнал грозового разряда, принятый антенной 3 с круговой диаграммой направленности и ан-- теннами 1 и 2 с синусной и косргаус- ной диаграммами направленности, поступает на обнаружители 6, .4 и 5 соответственно. Обнаружители 4-6 определяют полярность первой полуволны сигналов, поступающих с антенн 3,1,2,

3

Выходные сигналы (Аиг.2а) магнит

ных антенн I и 2 подаются также на вьтрямители 8 и 9, преобразующие эт сигналы в однополярные (фиг.2 8),. Вырямители 8 и 9 выполняются с приме - нением операционных усилителей для ум.ньшения неидеальности вольтампер ной характеристики диодов, Блок 10 сравнения иринимает однополярные сигналы и устанавливае.т, какой из сигналов большеJ т.е,

|и„-5;п9| U.cosQl или fu -coe9/ /U -5iYi8/.

(1)

20

Результат сравнения фиксирует ся триггером 11 (фиг.2е. Блок 10 представляет собой компаратор со строби- рованием, выходной сигнал которого, как результат сравнения входных сиг-налов , появляется только во время сигнала по входу управления.

Дешифратор 12 предназначен для оп- ределения угла квадранта прихода сигнала грозового разряда. С этой целью ан1Ши-25 зируются выходные сигналы обнаружителей 4-6 и устанавливается квадрант прихода пеленгуемого сигнала согласно таблице (фиг.5. Сигнал найденного квадранта подается на решающий блок 30 21. Дешифратор 12 выполнен на логи- ческих элементах без памяти и имеет шесть входов и четыре выхода, Квадрант положения пеленга отмечается на

/U 5in9| / co50/ или

/и -со50/ /(/ 5;пб/ 2) соответстветю определяемого блоком 10 и фиксируемого триггером 1 Г (фиг. 2 с .

УЦ/М 19 производит ушюжение постоянных напряженпй Up,-5in0 или l,cos 9. поступающих с коммутатора 17, на коды cio-ci или Йгб, т.е, выполняется операция

или

.„ -Stn S,, cia ti

(3)

и„ со59„-1п

с6

Постоянные напряжения Um- SoiQ

илн On,-СОЙ Q служат в качестве опорных в 3 ШШ 19. Установившееся выходное напряжение преобразователя 9

соответствующем выходе высоким уров- 35 (фиг,), описываемое одн™ из выражений (3), сравнивается с напряжением

нем напряжения,

Блок 13 предназначен для формирования импульса, временное положение которого на временной оси соответствует максимуму сигнала. магнитных аи- тенн 1 и 2, с этой целью сигналы магнитных антенн 1 и 2 дифференцируются (фиг,2Ь), выделяются нулевые переходы, на основе которых формируется импульс максимума сигнала (фиг,2.2 , 5 Этот импульс задает начало работы блоку 10 и формирователю 18, а также устанавливает момент запоминания .входных сигналов в блоках 14 и 15, Выходные сигналы блоков 14 и 15 50 (фиг.2а представляют соб.ой постоянные напряжения 1„. cos в„ и )„,. б л h, равные амплитудным значе ниям сигналов магнитных антенн сое & и

и,„-со 5 9 или и.;/ sin Q соответственно на компараторе 20, При равенстве сравниваемых папрялч ений , которое достигается при 0,,oi , компаратор 20 срабатывает и дает сигнал (фиг,2) в формирователь 18 на прекращение формирования кодов f flo, и сто (У. и выдачу последовательного кода текущего угла об ,

Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, соответствующее измеренному углу внутри квадранта б, которое запи- сьшается решающим блоком 21,

Обнару кители 4-6 работают следующим образом. Поступающий входной сигнал (фиг,3а,5)подается на компараторы 22 и 23, причем один из пих настроек

Ufri SifiQ, которые подаются на комму- 55 на срабатывание от положительной потатор 17, Последний выдает постоянные напряжения на выход по .принципу: на УЦАП 19 подается меньший из сигналов

луволны сигнала, а второй - от отрицательной полуволны. Выходные сигналы компараторов 22 и 23 следуют чеoin В.

а болы1П 11

по величине сигнал подается на компаратор 20. С этой целью управление KOMiviyTaTOpOM 17 ведется управляющими сигналами, поступающими с элемента НЕ 16 и триггера 11, фиксирующего результат сравнения величин амплитуд сигналов магнитных антенн,

Формирователь 18 предназначен для формирования кодов 1: и ct(j ti теку- ЩIix углов tv. , На выход формирователя 18 выдается код ctq об или ta о;, в зависимости от соотношения абсолютных величин

/U 5in9| / co50/ или

/и -со50/ /(/ 5;пб/ 2) соответстветю определяемого блоком 10 и фиксируемого триггером 1 Г (фиг. 2 с .

УЦ/М 19 производит ушюжение постоянных напряженпй Up,-5in0 или l,cos 9. поступающих с коммутатора 17, на коды cio-ci или Йгб, т.е, выполняется операция

или

.„ -Stn S,, cia ti

(3)

и„ со59„-1п

с6

Постоянные напряжения Um- SoiQ

и,„-со 5 9 или и.;/ sin Q соответственно на компараторе 20, При равенстве сравниваемых папрялч ений , которое достигается при 0,,oi , компаратор 20 срабатывает и дает сигнал (фиг,2) в формирователь 18 на прекращение формирования кодов f flo, и сто (У. и выдачу последовательного кода текущего угла об ,

Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, соответствующее измеренному углу внутри квадранта б, которое запи- сьшается решающим блоком 21,

Обнару кители 4-6 работают следующим образом. Поступающий входной сигнал (фиг,3а,5)подается на компараторы 22 и 23, причем один из пих настроек

луволны сигнала, а второй - от отрицательной полуволны. Выходные сигналы компараторов 22 и 23 следуют через элементы И 24 и 25 на триггеры 26 и 27 соответственно. В зависимости от того, положительная или отрицательная полуволна сигнала приходит раньше (фиг,5), срабатьюает компаратор 22 или 23 и соответственно триггеры 26 или 27, причем сработавший триггер 26 или 27 выходным сигналом запрещает с помощью элементов И 24 или 25 прохождение второй полуволны сигнала. Таким образом, на выходе обнаружителя 4-6 фиксируется полярность только первой полуволны сигнала, т.е. срабатьгоает один из тригге- ров. Выходные сигналы обнаружителей

6приведены на фиг,3б,е , выходные сигналы обнаружителя 5 - на фиг.3й,е1

Блок 13 работает следующим образом . Сигналы магнитных антенн 1 и 2 поступают на дифференциаторы, 33 и 34 /фиг,2Ь), первые нулевые переходы выходных сигналов которых соответствуют максимуму, Дифференциаторы 33 и 34 вьшолнены на основе классичес- кой дифференцирующей цепи, для улучшения точности характеристик в качестве согласующей цепи может быть применен операционный усилитель, С помощью формирователей 35- и 36 форми- руются импульсы, соответствующие ну- левьгм переходам выходных сигналов дифференциаторов 33 и 34, которые, пройдя через элемент ИЛИ 37 и элемен И 38, поступают на выход блока 13. Блоки вьщеления нулевых переходов могут быть вьтолнены на усилителе-ограничителе , фронты выходных сигналов которого соответствуют нулевым переходам входных сигналов, с последую- щим формированием коротких импульсов по фронтам. Вторым входным сигналом элемента 1ШИ 37 служит управляющий сигнал Бланк, формируемый блоком

7(фиг.ЗА).

Блок 7 работает следующим образом Выходные сигналы (фиг,3&,7) обнаружителя 4, соединенного с электрической антенной 3, поступает на элемент ИЛИ 28, и выходные сигналы обнаружи- телей 5 и 4, соединенных с магнитными антеннами 2 и 1, подаются на элемент ИЛИ 29, причем для работы блока 7 необходим сигнал с обнаружителя 6 и сигнал хотя бы с одного из обнару- жителей 5 и 4. Обнаружители 5 и 4 связаны с магнитными антеннами 1 и 2 в одной из которьп: может отсутствовать сигнал при углах местоположения пеленгуемого объекта, кратных 90. Выходные сигналы элементов ИЛИ 28 и 29 через элемент И 30 вызывают запус ждущего генерчтора 31, импульсы которого (фиг.З) подаются на делитель 32. Как только срабатывает последний триггер делителя 32, он выходным сигналом устанавливает в исходное состояние триггеры 26 и 27 обнаружителей 4-6, Частота генератора 31 и число триггеров делителя 32 выбраны таким образом, что на выходе элемента И 30 формируется сигнал Бланк (фиг.Зж), равный по длительности 200 мс. Это время определяет обработку сигналов и получение пеленга в предложенном устройстве, Сигнал Бланк подается на триггер 1Г устанавливая его в исходное состояние, и поступает на блок 13 и формирователь IB, где играет роль разрешающего сигнала. Кроме того, с делителя 32 снимается третий управляющий сигнал (фиг,3н, который определяет выдачу измеренного кода пеленга с репга ющего блока 21 на выход (фиг,3k). Начало этого управляющего сигнала устанавливается таким образом, что к этому моменту времени происходит измерение угла 0 внутри квадранта.

Блок 7 срабатывает и дает разрешение на измерение пеленга лишь при наличии достаточного для срабатьгоа гая компараторов 22 и 23 сигнала в электрической антенне 3 и хотя бы одной магнитной антеннах 1 и 2.

Формирователь 18 работает следую- ищм образом. С приходом сигнала Бланк триггер 39 устанавливается в исходное состояние и разрешается работа счетчика 41 путем подачи сигнала Бланк на управляюише входы триггеров этого счетчика 41. Импульс, определяющий максимум входного сигнала антенн 1 и2 ипоступающий сблока 13 , опрокидывает триггер 39 и тем самым задает начало работы формирователя 18. Выходной сигнал триггера 39 запускает ждущий генератор 40, импульсы которого поступают через элемент И 45 на счетчик 41 и на выход формирователя 18, причем каждый импульс соответствует градусу или доли градуса задаваемого угла. Выходной сигнал счетчика 41 параллельным кодом подается через блоки 42 и 43 на первый и третий входы блока 44. На вто- рой и четвертый входы блока 44 подаются сигналы, поступающие с первого и второго управляющих входов формиро вателя 18, т.е. с триггер 11 и элемента НЕ 16. Причем управление ведет ся таким образом, что на выход блока 44 выдается значение cij задана емого угла, если величина f и „-CD S 9| (и,т,- Я1п 9/ , и подается значение 4а угла, если /11„ gin9/ / 0/. Коды eta или -to задаваемых углов с второго выхода блока 44 и формирователя 18 поступают на УЦАП 19. Окончание процесса измерения угла внутри квадранта достигается при равенстве сигнала антенны 1 (2) с результатом перемножения, фиксируемое компаратором 20, которьш выходным сигналом прекращает поступление импульсов с генератора 40 через элемент И 45 на счетчик 41 и выход формирователя 18. Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, равное углу в пределах квадранта.

Коммутация кодов ctg и i углов блоком 44, а также коммутация постоянных напряжений {)- cns 9ц и п й коммутатором 17 выполняется с целью сравнения на компараторе 30 сигналов более высоких уровней, что позволяет повг гсить точность измерения угла.

Решающий блок 21 (фиг,4) включает два счетчика 55 и 56 и один реверсивный счетчик 57, Первых два счетчика 55 и 56 используются для записи значений пеленга, лежащих в I и 1У квадрантахJ а реверсивный счетчик 57 применяется тогда, когда пеленг находится во П и II квадрантах. Сигнал нейденного квадранта, поступающий с дешифратора 12, производит установку в счетчике 55 и 56 соответствующего квадранта соответствующий код: для Т квадранта - код нулевой; для Г Т и 1Т1 квадрантов - код 180; для 1У квадранта - код 360, и дает разрещение с помощью элемента И 49 на прохождение импульсов измеренного угла с формирователя 18 в соответствующий счетчик. Причем для пеленга 1 и 1П квадрантов в счетчиках 55 и 56 и реверсивном счетчике 57 производится сложение кодов, для пеленга Г1 и ТП квадрантов производится вычита ние кодов. В зависимости от квадранта положения пеленга сигнал дешифра- тора 12 совместно с сигналом блока 7 подключает через элемент ИЛИ 54 5 выход соответствующего счетчика 55 и 56 или 57 с выходом устройства. Значения пеленга передаются параллельным кодом.

ОФормула изобретения

1, Радиопеленгатор ближних гроз, содержащий последовательно соединенные антенну с синусной диаграммой 15 направленности и первый обнаружитель полярности, антенну, с косинусной диаграммой направленности и второй обнаружитель полярности, антенну с круговой диаграммой направленности, ком- 20 мутатор и компаратор, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности пеленгования, в него введены два выпрямителя, блок сравнения, триггер, дешифратор квадранта, 25 третий обнаружитель полярности, блок управления, решающий блок, формирователь кодов,умножающий цифроаналого- вый преобразователь (УПДП), два блока запоминания, элемент НЕ и блок опре- 30 деления максимума, при этом выход антенны с KpyroBoil поляризацией подключен к входу третьего обнарулштеля полярности, выход антенны с косинусной диаграммой направленности подключен

35 к первому входу блока определения

максимума и через первый выпрямитель- к первому входу блока сравнения, выход антенны с синусной диаграммой направленности подключен к второму

0 входу блока определения максимума и .через второй выпрямитель - к второму входу блока сравнения, выход которого подключен к первому входу тригге- - ра, выход которого подключен к

первым управляющим входам коммутатора и формирователя кодов непосредственно , а к вторым управляющим входам - через элемент НЕ, вькоды первого и второго вьшрямителей через

соответствующие первый и второй блоки запоминания подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соот5 ветственно к первому входу компаратора непосредственно, а к второму - через УЦАП, выход блока определения максимума подключен к первому входу

формирователя кодов и управляющему

входу блока сравнения, второй вход

которого соединен с выходом компаратора, первЬш и.второй выходы первого второго и третьего обнарз кителей по- лярносТн подключены соответственно К первому, второму, третьему, четвертому и пятому входам блока управлени и дешифратора квадрантар выход кото- рого подключен к первому входу решающего блока, второй вход которого соединен- с первым выходом формирователя кодов5 второй выход которого подключен к второму входу УЦАП, первьй вы- ход блока управления подключен к управляющим входам триггера, блока определения максимума и третьему управляющему входу формирователя кодов, второй выход блока управления под- ключей к первому и второму управляющим входам первого, второго к: третьего обна.ружи:телей полярности, а третий выход блока управления подключен к управляющему входу реп1ающего блока

2, Радиопеленгатор по пЛ, о т- л и ч а ю щ и и.с я тем, что каждый обнаружитель полярности содерлшт пер вьш и второй компараторы5 выходы которых через соответствующие первый и второй элемент И подклгочены к пер вьм входам первого и второго триггеров соответственно 5 выходы которых подключены к вторым входам второго и первого элементов И соответстзенно при этом обг-.ед,иненные входы компараторов з вторые входы и выходы первого и второго триггеров явл71готся соответ с-з венно информационным входом, пер- 73Kt-i и вторым управляющими входами РГ nepBtiM и вторым выходами обнарулште- ля полярности,

3,, Радиопеленгатор по п,1 , о т - л и ч а ю щ и и с я тем,, что блок уг(равлаыйя содержит первьй и второй элем:е1тты ИЛИ,, выходы которых а одклю- чены соответстванно к первому и второму входам элемента И, вьшод которого через жнущий генератор подключен к входу делителя напряжения, пои ятом первый,, второй, третий и четвертый входы первого элемента ИЛИ, первый и второй входы второго элемента ИЛИ, выход элемента И и первый и второй выходы делителя напряжения являются соответственно первым, вторым, третьим, четверть1м, пятым и шестым входами и первым, вторым и третьим выходами блока управления,

4. Радиопеленгатор по п,1, о т - л и ч а. ю щ и и с я тем, что блок определения максимума содержит первьй и второй дифференциаторы, выходы которых соответственно через первый и второй формирователи Нулевых переходов подключены соответственно к первому и второму входам элемента I-UIHj выход которого подключен к входу элемента И, при этом входы первого и второго дифференциаторов, второй вход и .выход элемента И являются соответственно первым и вторым информационными входами, управляющим входом и выходом блока определения максимума „

5, Радиопеленгатор по п. о т- л и ч а ю щ и и с я тем., что формирователь кодов содержит последовательно, соедршенные триггер, ждущий. генератор,, элемент И и счетчик, вько которого подключен к входам первого и второго блоков памяти, выходы которых подключены к первому и второму зхо,цам блока элементов. 2Й-ИЛИ, при этом первый вход триггера, третий и четве1,)тый входы блока элементов 2.И-ШШ., объединенные вторые входы триггера и счетчика, выход элемента И и выхо блока элемента 2И-ИЛИ являются соответственно первым и вторым информа- ционньми входами, первым вторым и третьим управляющими входами и пер- вык и вторым выходами формирователя кодов, °

Фиг. 2

Фиъ.3

Сигнслы магшнпнык антенн.

t Сигнал SbinpHMumejjft

t Сигнал на бымдаж Suqp pepeHHuamopo8

Кмпульс MOHetifTJa запоминания сигнада

Сигнал на ыподак 5-покоб запамикания

Выходной сиинап три- , г ера Л

Выходной сигнал ifHAn

Выходной сигнал компаратора 20

BtixifSHOi/ сигна/т злК1 1причкскт внтенны

ВымЗнои сигнал магнитной актепг

1 Sb/xo /fwc cuzHOj i

I о нар1/№ителя mmflpHOcmf Ч

Вы)(оЭнык сигнала

Обнаружителя полирнасти 5

. Сигнал , Бланк

Вьи одной сигнал ждущего

генератора

Вь/яодноа сигнал последнего

триггера делителя 32

Импумс разрешения на

S tda4}j-4Hq)af}H9nuu о пеленге

С лвка i npaBmmit

Изобретение относится к радио- пеле 1 гации, м.б. использовано в системах определения местоположед{ия гроз и повышается точность пеленгования, содержит три антенны 1 , 2-й 3 соответственно с синусной, косинусной и круговой диаграммами нанравленностн, три обнаружителя полярности 4, 5 и 6, блок управления 7, 4S--4 (Л ю 00 СлЭ О 05 4 Фиг.}