Изобретение относится к радиотехническим средствам местоопределения, вчас- к средствам однопунктовой дэльнометрии источников электромагнитных сигналов, и может быть использовано дтя измерения дальности до источников грозовых разрядов на близких расстояниях (с т 5 до 70 км), в метеорологии для оператив- н эго наблюдения и местоопределения грозовых очагов и в гражданской авиации для п эвышенйя безопасности полетов,
i Цель изобретения - повышение точно- с и однопунктовой дальнометрии источников грозовых разрядов за счет исключения влияния на результат дальнометрии соотно- иения спектральных составляющих излу- ч нного электромагнитного сигнала грозового разряда на выбранных частотах гтем использования для дальнометрии амплитуд как Н-составляющих, так и Е-состав- л||ющих атмосферика на двух частотах.
Поставленная цель достигается тем, что п) способу определения дальности до источника грозового разряда, включающему п зием магнитной составляющей электромагнитного сигнала от источника грозового разряда на двух частотах fi и fa, fi « f2, измерение отношения амплитуд QH Ан2/Ан1 огибающих принятых сигналов с последующим вычислением дальности до источника грозового разряда, принимают электрическую составляющую электромагнитного сигнала на тех же частотах, измеряют отношение аМПЛИТуД QE АЕ1/АЕ2
огибающих принятых электрических составляющих, а вычисление дальности до источника грозового разряда про изводят по формуле
L ......С
-.0)
а4+бо2-з +о2 + 1
где О - qH qE; С - скорость распространения электромагнитного сигнала.
Новым в предложенном способе, по сравнению с прототипом, является испольсо
00
со
00
VI чэ ю
со
зование для дальнометрии не только магнитного, но также электрического сигнала атмосферика, путем выделения узкополосных составляющих как магнитных, так и электрических сигналов на двух частотах, выделение огибающих указанных четырех узкополосных сигналов, деление величин огибающих магнитных сигналов один на другой, деление величин огибающих электрических сигналов один на другой, перемножение полученных при этом значений, на основании полученного результата принятие решения о дальности до источника грозового разряда/На фиг,1 представлена зависи / Q / 1 АЕ1 АН2
мость log(-) -log( д.д) от 2tffiL
X при л f2/fi 100, где fi, f2 соответственно средние частоты низкочастотного и высокочастотного фильтров; AEI , АЕ2 -величины огибающих соответственно низкочастотного и высокочастотного электрических сигналов; .Ащ . АНЗ величины огибающих „соответственно низкочастотного и высокочастотного магнитных сигналов.
На фиг. 2 представлена блок-схема од- нопунктового дальномера.
Предлагаемый способ включает следующую последовательность операций;
1. Принимают сигнал атмосферика на магнитную антенну и всеналравленную электрическую антенну,
2. Усиливают полученные сигналы в широкой полосе частот.
3. Интегрируют сигнал в магнитном канале.
А. Сигнал с выхода интегратора подают для обработки параллельно в первый и второй каналы.
5. Сигнал с выхода усилителя в электрическом канале подают для обработки аналогично в третий и четвертый каналы,
6. В первом и третьих каналах производят усиление и узкополосную фильтрацию сигнала в высокочастотной части рабочего диапазона частот сигнала.
7. Во втором и четвертом каналах производят усиление и узкополосную фильтрацию сигнала в низкочастотной части рабочего диапазона частот сигнала.
8. На выходе каждого из четырех узкополосных фильтров выделяют огибающую сигнала.
9. Делят величину огибающей высокочастотного магнитного сигнала на величину огибающей низкочастотного магнитного сигнала.
10. Делят величину огибающей низкочастотного электрического сигнала на величину огибающей высокочастотного электрического сигнала.
11. Перемножают сигналы, полученные в результате операций 9 и 10.
12. Полученное значение используют для расчета дальности до источника грозового разряда.
13. Сигнал с выхода электрической антенны после широкополосного усиления подают также параллельно в канал синхронизации, где при превышении входным электрическим сигналом установленного
порогового уровня образуют сигнал, включающий подсветку индикатора дальности.
Сущность предлагаемого способа одно- пунктовой дальнометрии до источника грозового разряда основана на использовании
зависимости соотношения огибающих узкополосных электрического и магнитного сигналов как от дальности, так и от частоты.
Значения огибающих принятых электрического и магнитного сигналов вертикального дипольного источника получаем с использованием соотношений Е и Н составляющих поля;
АЕ
АН
DE(f). KE(f.) P(f) 1 АПЕо {
DH(f.yQ-KH(f)(f)x-vi+x2
4JtЈo L3
где Ј0 -электрическая постоянная воздуха;
Vц,т
2jrf L
Р(т)-дипольный момент излучателя, зависящий от частоты f;
ОЕ(Г) - действующая высота электрической антенны на частоте «т;
КЕ(Т) - коэффициент усиления усилителя электрического канала, включая выделение огибающей, .
Он(Л р) действующая высота магнитной антенны на частоте f с учетом диаграм- мы направленности;
KH(J} коэффициент усиления магнитного канала, включая выделение огибающей;
,f,
Р-Г-- коэффициент передачи интегра55 тора;
кГц.
Так как высота электрической антенны I выбирается порядка нескольких метров, что
Существенно меньше максимальной длимы волны в выбранном.диапазоне частот (гмакс 100 кГц, Амин 3 км), то действую- щая высота электрической антенны практически не зависит от частоты и равна I/2.
Так как диаграмма направленности 5н() магнитной антенны практически не Зависит от частоты f, а обычно выбираемая )езонансная частота трез много больше мак- :имальной частоты рабочего диапазона ча- :тот (fpes тмакс) и магнитная антенна существляет дифференцирование магнит- юго сигнала, то получаем:
; ОН() DHО) а ,
;°
где а- действующая высота магнитной антенны на частоте f0 1 кГц. При использовании в электрическом и магнитном каналах попарно одинаковых фильтров и блоков выделения огибающих получаем Кн( f) m КЕ(Т), где гл - соотношение коэффициентов широкополосного уси- :1ения магнитного и электрического каналов. Откуда получаем:
Г
iAE
(f л - МО Р(О- 1
V -п „ I 3
8ЛГЈ0 LJ
Ан( Kfe(f) Он (у) -P(f) -X; М+Х
Л -г, fi 4 Г .10
4 ЛГ-БО 120 я L3
где fi, fa - выбранные средние значения -: частот узкополосных фильтров, n fa/fv 1.
v 23TfiL x
При n 1 зависимость Q(x) монотонная и однозначная при V57n x 1 / v5i откуда потенциальный динамический диапазон измерения дальности при использовании предложенного способа дальнометрии составляетп/2.
Выбирая n достаточно большим, получаем, что в правой части соотношения для Q вторая дробь близка к 1 во всем рабочем диапазоне дальностей, откуда имеем:
Y2 4- Y4
Q(X) X Vi 4-Х2
(2)
Значения fi и h выбирают такими, что- бы обеспечить требуемый диапазон дальностей L 5-70 км. Для определения fi /-vy JET1
выбирают значения ХМакс ---я---,
соответствующее Цмакс 70 км, равное мак- симально допустимому значению X в интервале однозначности Q. Так как X макс
1 / v5, то получим f 1 ---т----- 0,5
2JTV2 Ьмакс
кГц, значение Ь nfi выбираем из условия максимальной допустимой относительной погрешности оценки дальности, равной 2% и достигаемой при X ХМин, соответствующем L-мин 5 км. При этом необходимо вы- полнение условия n -Хмин 5. Откуда получаем:
Использование: пассивная радиолокация. Сущность изобретения: способ опреде- ления дальности источника грозового разряда включает прием сигнала атмосфе- рика на магнитную и всенаправленную электрическую антенну на двух частотах. измерение отношений амплитуд огибающих сигналов, принятых каждой из антенн, и вычисление дальности по результатам измерений. 2 ил.
i При этом соотношение АЕ/АН не зави- ритот дипольного момента излучателя Р(0И равно:
q.(x )«5
V1-X2+X4
|где б
I
АН 60 ж
V
1 +Х2
а/3 m
не зависит от L и f.
i Для определения дальности до электрического вертикального дипольного источни- |ка, согласно изобретению, предлагается |образовать величину Q(x), не зависящую от (действующих высот электрической и маг- |нитной антенн и дипольного момента источника и равную
AE(fl)-AH(.f2) AH(fl) -AE(f2)
n X 1 + П2 X2 V 1 - n2 X2 + n4 X4
h
5с
2 Л Ц
50 кГц,
,что соответствует n - 100.
Нормированная зависимость Он Q/n от X при n 100 иллюстрируется фиг. 1, где для наглядности значение Q/n дано в логарифмическом масштабе.
Предлагаемый способ дальнометрии состоит в том, что принимают сигнал грозового разряда на горизонтальную магнитную антенну и всенаправленную электрическую антенну, усиливают каждый из принятых компонентов сигнала грозового разряда в широкой полосе частот, интегрируют сигнал в канале магнитной антенны, усиливают и фильтруют магнитный и электрический сигналы в высокочастотной и в низкочастотной частях спектра в узких полосах частот каждый, выделяют огибающие полученных четырех узкополосных сигналов, делят величину огибающей высокочастотного магнитного сигнала на величину огибающей низкочастотного магнитного сигнала, делят величину огибающей низкочастотного электрического сигнала на величину огибающей высокочастотного электрического сигнала, умножают первое из полученных значений на второе и по полученной величине с использованием соотношения (1) определяют дальность до источника грозового разряда.
Устройство для осуществления предложенного способа однопунктовой дальио- метрии (фиг.2) содержит магнитную антенну 1, электрическую антенну 2, широкополосные усилители 3, 4,.интегратор 5, узкополос- ныё усилители-фильтры верхних частот 6, 8, узкополосные усилители-фильтры нижних частот 7, 9, блоки выделения огибающих 10- 13, делители 14, 15, умножитель 16, решающий блок 17, индикатор дальности 18, пороговый блок 19, блок синхронизации 20.
Решающий блок осуществляет вычисление ЦО) по формуле (1).
Способ осуществляется следующим образом. Принимают широкополосный электромагнитный сигнал грозового разряда на вертикальную электрическую и горизонтальную магнитную антенны, усиливают их, интегрируют магнитный сигнал и выделяют по две узкополосные составляющие этих сигналов в диапазоне НЧ и СНЧ, выделяют огибающие соответствующих четырех узкополосных сигналов, делят огибающую НЧ электрического сигнала на огибающую СНЧ электрического сигнала, делят огибающую СНЧ магнитного сигнала на огибающую НЧ магнитного сигнала, взаимно перемножают полученные при этом значения, получая на выходе умножителя выходной сигнал Q, исО
(-L.A, 1 /{л.Л.Л,/
,«.,
0
5
0
5
пользуя зависимость указанных огибающих от дальности L до грозового разряда, в решающем блоке по сигналу Q на его входе определяют дальность до грозового разряда по формуле (1).
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ определения дальности до источника грозового разряда, включающий прием магнитной составляющей электромагнитного сигнала от источника грозового разряда на двух частотах f i и h. f i « h, измеАна , рение отношения амплитуд дн -чэгибаг Н}
ющих принятых сигналов с последующим вычислением дальности до источника грозового разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дальности, принимают электрическую составляющую электромагнитного сигнала на тех же частотах, измеряют отAEIношение амплитуд qe тг огибающих
принятых электрических составляющих, а вычисление дальности до источника грозового разряда производят по формуле
I-Ш-ГjrfiV2
V Q4+6Q2 -:T+Q2-f 1
где Q - QH QE; 35 С - скорость распространения электромагнитного сигнала.
%
ч,
V
s
Si
S
ч
