Метеорологический ЛЧМ-радар с непрерывным сигналом Советский патент 1992 года по МПК G01S13/00 

ЧЈХ/

LJ

г

Изобретение относится к радиотехнике, и в частности к метеорологическим радарам. Целью изобретения является повышение точности метеорологических наблюдений путем подавления помеховых составляющих. Метеорологический ЛЧМ-радар с непрерывным сигналом содержит передающую антенну 1, приемную антенну 2, усилитель 3 мощности, генератор 4 высокой частоты, смеситель 5, усилитель 6 высокой частоты, модулятор 7, устройство 8 формирования импульсов, гребенчатый режекторный фильтр 9 и анализатор 10 спектра. 4 ил.

а

XI

О 00

ь

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к метеорологическим радарам, и может быть использовано для наблюдения за развитием отражений от ясного неба, конвекционных потоков, дистанционного определения вертикальных и горизонтальных компонент ветра.

Известен радар непрерывного излучения, состоящий из приемной и передающей антенн, модулятора, генератора высокой частоты, смесителя, усилителя и частотомера.

Недостатком данного радара является то, что при его использовании в метеорологических целях по технологии ЛЧМ (непре- рывный сигнал линейно-частотно модулированный) анализируется спектр сигнала на выходе смесители,

В случае такой обработки в получаемых спектрах в центрах ячеек разрешения, кратных Тп (период повторения модуляции частоты) находятся компоненты спектра от неподвижных местных предметов, которые являются помеховыми составляющими спектра, Введение а состав такого ЛЧМ- радара с целью подавления этих помехо- вых составляющих обычных режекторных фильтров неприемлемо, поскольку при перестройке радара по разным метеорологическим целям (снег, дождь, отражения от ясного неба) приходится изменять частоту модуляции (FM 1 /Тп), вследствие чего центры ячеек разрешения перемещаются по спектру, и в этом случае ре жекторный фильтр, настроенный на один режим работы, перестает давить помехи (отражения от местных предметов) в другом режиме (при другом периоде Тп) и даже более того начинает давить полезные составляющие спектра.

Цель изобретения - повышение точности метеорологических наблюдений за счет подавления помеховых составляющих, представляющих собой отражение от наземных неподвижных предметов при любых периодах повторения модуляции частоты генератора ВЧ.

Поставленная цель достигается тем, что в радар введены синхронный гребенчатый режекторный фильтр на коммутирующих емкостях, соединенный со смесителем, и ус- тройство формирования импульсов, синхронно управляющее периодом повторения модуляции генератора ВЧ и периодом работы гребенчатого режекторного фильтра на

На фтг.1 показана блок-схема ЛЧМ-ра- дара; на фиг,2 блок-схема синхронного гребенчатого режэкторного фильтра на коммутируемых емкостях; на фиг.З - временная диаграмма работы системы радар - фильтр; на фиг,4 -- его частотная характеристика.

На фиг.1 и 2 обозначены: 1 - передающая антенна; 2 - приемная антенна; 3 - усилитель мощности; 4 - ВЧ-генератор; 5 - смеситель; 6 - усилитель ВЧ; 7 - модулятор;

8 - формирователь импульсов; 9 - синхронный гребенчатый режекторный фильтр (СГРФ); 10 - анализатор спектра; 11 - генератор тактовых импульсов; 12 - делитель на N, где N - число емкостей в СГРФ; 13 0 электронные аналоговые ключи; 14-счетчики; 15 - дешифраторы; 16 - операционный усилитель.

На фиг.З на верхней эпюре показано управляющее напряжение с модулятора; на

5 средней - импульсы, синхронизирующие работу модулятора и СГРФ, а на нижней - тактовые импульсы коммутации емкостей СГР Ф.

Формирователь 8 импульсов соединен

0 с модулятором 7 и СГРФ 9 и вырабатывает две сетки частот - fH и fT. Модулятор 7 вырабатывает линейно изменяющееся пилообразное напряжение (фиг.З), поступающее на генератор 4 высокой частоты, с которого

5 линейно-частотно модулированный сигнал поступает на передающую антенну 1. Отраженный от цели сигнал принимается приемной антенной 2 и подается на усилитель 6 высокой частоты. С усилителя 6 высокой

0 частоты и генератора 4 высокой частоты сигналы подаются на смеситель 5. Результирующий сигнал со смесителя подается на СГРФ 9, на который поступают тактовые управляющие импульсы частоты fn и тт.Сиг5 нал с СГРФ поступает на анализатор 10 спектра.

ЛЧМ-радар работает следующим образом.

Формирователь 8 импульсов вырабаты0 вает тактирующие импульсы частоты fT и fn. За период Тп вырабатываются N сигналов частоты fT (фиг.З). По приходу импульсов частоты fn на модулятор сбрасывается линейное напряжение, вырабатываемое моду5 лятором 7, которое подается на генератор 4 высокой частоты, формирующий линейное частотно-модулированное напряжение, подаваемое на усилитель мощности 3 и на смеситель 5 в качестве опорного напряже0 ния, Усиленный частотно-модулированный сигнал излучается передающей антенной 1 и будучи отраженным от метеоцели принимается антенной 2. После усиления в УВЧ 6 принятый сигнал в смесителе 5 смешивает5 ся с опорным и результирующий сигнал подается на СГРФ 9.

СГРФ 9 (фиг.2) представляет собой N

емкостей, коммутируемых ключами Ki,...Km.

Коммутацией емкостей управляют счетчик

14 и дешифратор 15 так, что за такт частоты

fn последовательно коммутируются все N емкостей. За счет последовательной коммутации емкостей с частотой ft СГРФ 9 подавляет составляющие сигнала, кратные частоте 1/Тп, на которых как раз и находятся составляющие спектра, соответствующие отражениям от местных предметов. Полоса режекции определяется количеством коммутируемых емкостей и постоянной времени RC-цепочки, причем Af 1/RCttN, где N - количество емкостей. Амплитудно- частотная характеристика СГРФ представлена на фмг,4. С СГРФ 9 сигнал подается на анализатор 10 спектра.

При изменении частоты повторения Тп модуляции частоты радара происходит смещение центров ячеек разрешения, где как раз и находятся помеховые составляющие от местных неподвижных предметов, а также происходит смещение полос режекции, при этом точки режекции всегда совпадают с центрами ячеек разрешения и помеховые составляющие давятся во всех режимах работы.

Таким образом, изобретение позволяет при применении ЛЧМ-технологии интерпретации полученных спектров подавлять отражения от местных предметов при любых периодах модулирования частоты передатчика Тп. Кроме того, так как период повторения Тп, как правило, кратен частоте сети (50 Гц), то все гармоники сети попадают в полосы режекции СГРФ и также подавляются.

Формула изобретения

Метеорологический ЛЧМ-радар с непрерывным сигналом, содержащий последовательно соединенные модулятор,

генератор высокой частоты и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, усилитель высокой частоты и смеситель, второй вход которого Соединен е вторым выходом генератора

высокой частоты, а также анализатор спектра, отличающийся тем, что, е целью повышения точности метеорологических наблюдений путем подавления помеховых составляющих, в него введены устройство

формирования импульсов и гребенчатый ре- жекторный фильтр на коммутируемых емкостях, вход которого соединен с выходом смесителя, первый управляющий вход - с первым выходом устройства формирования

импульсов, второй выход которого соединен с управляющим входом модулятора и вторым управляющим входом гребенчатого режекторного фильтра на коммутируемых емкостях, выход которого соедине с входом анализатора спектра.

О

Гп

О

N О

11-..|.-1ШН I Illill

О 10 20

30

«в

фиъЛ

t

t

N

Ж

t

COi/e.J

Л

-Э

П ///„