УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА Советский патент 2014 года по МПК G01S7/40 

Предлагаемое устройство относится к области контроля основных СВЧ параметров быстроперестраиваемых в широком частотном диапазоне импульсных РЛС и может быть использовано при эксплуатации или настройке вновь разрабатываемых и применяемых импульсных РЛС, в которых необходимо периодически контролировать абсолютные значения потенциала для сравнения его с допустимой величиной.

Энергетический потенциал (ЭП) является главным параметром, характеризующим состояние и качество РЛС, т.к. он определяет дальность действия станции.

Известно устройство для контроля ЭП РЛС, содержащее последовательно соединенные эхо-резонатор, подключенный к приемопередатчику, блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации в виде цифрового интегратора, дешифратора и индикатора. Недостатком данного устройства является низкая надежность результата контроля ЭП, обусловленная тем, что при этом не вводится поправка на величину декремента затухания эхо-резонатора.

Известно, кроме того, устройство для контроля ЭП РЛС, измеряющее декремент затухания и содержащее последовательно соединенные эхо-резонатор, подключенный к приемопередатчику, блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов, блок обработки и индикации, а также включенные между блоком формирования опорного напряжения и блоком обработки и индикации селектор, второй импульсный ключ, измеритель приращений, перестраиваемый делитель числа импульсов, причем дополнительные входы измерителя приращений и перестраиваемого делителя числа импульсов соединены между собой и подключены к выходу первого импульсного ключа, а второй выход блока обработки и индикации соединен с командным входом измерителя приращений.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа, т.к. по технической сущности и достигаемому эффекту данное устройство является наиболее близким к предлагаемому устройству.

Недостатком прототипа является сравнительно низкая надежность. Это обусловлено, с одной стороны, неконтролируемой нелинейностью амплитудной характеристики приемника и, вследствие этого, необходимостью измерения малых разностей (τ-τ′), связанных с небольшим динамическим диапазоном.

Исследования показывают также, что нестабильность декремента затухания каждого образца эхо-резонатора при воздействии климатики не превышает 0,15 дБ/мксек. Однако существует значительная разница величины декремента (около 1 дБ/мксек) от образца к образцу эхо-резонаторов. Поэтому представляется возможным заменить непрерывное измерение декремента периодическим с одновременным упрощением схемы и повышением надежности результата контроля.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее резонатор, соединенный с приемопередатчиком РЛС и последовательно соединенные блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов и блок обработки и индикации, введены матрица уставок декремента затухания и двухпороговый датчик допускового контроля, вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, а выход - к третьему входу блока обработки и индикации, свободные входы которого соединены с матрицей уставок декремента затухания.

Введенные элементы позволяют повысить надежность результатов контроля путем введения величины (измеренной при калибровке устройства) декремента затухания в виде постоянной уставки вместо неточного измерения его текущего значения, что вместе с тем сопровождается упрощением устройства и, следовательно, повышением его надежности.

Сущность предложения иллюстрируется блок-схемой устройства, приведенной на фиг.1.

Устройство для контроля ЭП содержит эхо-резонатор 1, соединенный с приемником 2 и передатчиком 3 РЛС, блок формирователя опорного напряжения 4, компаратор 5, селектор 6, импульсный ключ 7 с генератором импульсов 8, блок обработки и индикации 9, двухпороговый датчик допускового контроля 10, соединенный между блоком 4 и блоком 9, к которому подключена матрица уставок декремента затухания 11. Компаратор 5 подключен к выходу приемника 2 РЛС, а свободные входы селектора 6 и блока обработки и индикации 9 соединены с входом запуска передатчика 3 РЛС.

Блок 4 формирует постоянное напряжение U_оп1, пропорциональное уровню шума И_ш приемника 2, согласно выражению U_оп1=K₁U_ш.

Величина K₁ выбирается в процессе калибровки устройства перед началом контрольных операций (при замене эхо-резонатора). Оператор, вращая ручку "Усиление" приемника 2 устанавливает определенное (выбранное номинальным) значение уровня U_ш.н. выходного шума приемника, а блок 4 будет формировать напряжение U_оп1=K₁U_ш.н., по которому всегда однозначно можно будет фиксировать необходимое положение, упомянутой ручки. В качестве индикатора правильной установки ручки можно использовать индикаторную лампочку, встроенную на пульте оператора, либо символ, отображаемый на индикаторе блока 9.

Блок 4 может быть выполнен аналогично прототипу, но аппаратурно проще, т.к. вырабатывает одно напряжение вместо двух.

Двухпороговый датчик допускового контроля 10 формирует сигнал по методу "больше - норма - меньше" в зависимости от соотношения напряжения U_оп1 и напряжения порогов $$U_{пор}^{(+)}$$ и $$U_{пор}^{(-)}$$ устанавливаемых, соответственно на верхнюю и нижнюю границы допуска. В случае $$U_{оп1}<U_{пор}^{(-)}$$ или $$U_{оп1}>U_{пор}^{(+)}$$ , т.е. "меньше" или "больше" датчик 10 вырабатывает сигнал запрета контроля ЭП, в случае $$U_{пор}^{(-)}<U_{оп1}<U_{пор}^{(+)}$$ , т.е. "норма" датчик 10 вырабатывает сигнал разрешения производить контроль ЭП. Двухпороговый датчик может быть выполнен по любой известной схеме и в своем составе содержит источник пороговых напряжений $$U_{пор}^{(+)}$$ и $$U_{пор}^{(-)}$$ , которые выбираются с запасом, учитывающим, например, нестабильность используемых эхо-резонаторов.

Матрица 11 позволяет установить декремент затухания в виде постоянной уставки по результатам калибровки устройства и вводить в блок обработки и индикации эту установленную величину при вычислении ЭП. Матрица 11 выполнена в виде наборного поля с перемычками.

Остальные элементы устройства выполнены аналогично прототипу.

Устройство работает циклами длительностью в 4000 периодов между импульсами "0" входа запуска передатчика. Начинается каждый цикл приходом условно первого импульса "0" и заканчивается после исчезновения в шумах четырехтысячного видеоимпульса сигнала звучания эхо-резонатора 1 на выходе приемника 2, вычислением потенциала и выдачей на индикатор блока 9 результата.

Каждый импульс "0" создает в передатчике РЛС зондирующий СВЧ импульс, поступающий в эхо-резонатор. Одновременно происходит запуск селектора 6, формирующий начало строба, т.е. отсчета временного интервала. Импульс звучания эхо-резонатора 1, прошедший через приемник 2, подается на вход компаратора 5, на опорный вход которого подано опорное напряжение U_оп1 пропорциональное уровню шумов.

Это же напряжение подается на датчик 10, выходной сигнал которого в случае "норма" означает, что установка номинального уровня шумов на выходе приемника 2 с помощью ручки "усиление" сделана правильно и блок 9 подготовился к контролю потенциала.

На выходе компаратора 5 формируется сигнал, воздействующий на селектор 6 так, что в момент равенства импульса звучания опорному напряжению сигнал компаратора 5 исчезает, обрывая строб, т.е. селектор 6 формирует конец строба. Импульсный ключ 7, открытый на время действия строба, пропускает импульсы заполнения, вырабатываемые генератором 8, на блок 9.

В блоке 9 осуществляется счет заполняемых импульсов и числа стробов. При достижении последним числа 4000 счет прекращается и блок 9 вычисляет потенциал по формуле:

$$ЭП=\left({\overline{\tau }}_{зв}-{\tau }_{о}\right)\cdot d$$

где $${\overline{\tau }}_{зв}$$ - усредненное значение длительности звучания за 4000 измерений, мксек;

τ_о - длительность зондирующего импульса;

d - набранный перемычками в матрице уставок 11 декремент затухания, в дБ/мксек.

и выдает результат вычисления на индикатор.

Рассмотрение работы предлагаемого устройства показывает, что введение постоянной уставки, равной измеренному (при калибровке) значению декремента вместо периодического измерения его величины с погрешностью, превышающей нестабильность декремента эхо-резонатора в условиях применения, позволяет повысить надежность результатов контроля ЭП и вместе с тем упрощает устройство, а значит, повышает надежность его функционирования.

Кроме того, в отличие от прототипа, где коэффициент K1 выбирался из условия постоянства τ_зв при изменении коэффициента усиления приемника в широком диапазоне, что было практически невыполнимо, в предлагаемом устройстве τ_зв измеряется в одной точке характеристики приемника, т.е. в узком диапазоне, заданном порогами $$U_{пор}^{(+)}$$ и $$U_{пор}^{(-)}$$ датчика допускового контроля, что обеспечивает повышение точности контроля потенциала.

Предлагаемое устройство проверено экспериментально.

Были изготовлены и проходили испытания несколько опытных образцов устройства, подтвердившие отмеченные качества:

- надежность функционирования повышена за счет упрощения схемы и уменьшения объема аппаратуры не менее чем в 1,3 раза;

- надежность результатов контроля повышается за счет уменьшения ошибок измерения декремента затухания и длительности звучания не менее чем в 1,5 раза.

Т.о. предлагаемое устройство, сохраняя все положительные качества прототипа, располагает существенно большей надежностью;

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства достигается за счет упрощения аппаратуры. Если стоимость одного комплекта аппаратуры прототипа (исключая приемопередатчик РЛС) принять за 100% (число элементов 14), а число элементов предлагаемого устройства сокращено до 10, то уменьшение стоимости аппаратуры составит $$\left(100-\frac{10}{14}100\right)=29\%$$ на каждый комплект.

Изобретение относится к области контроля параметров импульсных радиолокационных станций (РЛС). Достигаемый технический результат - повышение надежности контроля. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит эхо-резонатор, соединенный с приемником и передатчиком РЛС, и последовательно соединенные блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генератором импульсов и блок обработки индикации, содержит также матрицу уставок декремента затухания и двухпороговый датчик допускового контроля, вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, а выход - к третьему входу блока обработки и индикации, свободные входы которого соединены с матрицей уставок декремента затухания. 1 ил.

Устройство для контроля энергетического потенциала импульсных радиолокационных станций (РЛС), содержащее эхо-резонатор, соединенный с приемником и передатчиком РЛС, и последовательно соединенные блок формирования опорного напряжения, компаратор, селектор, импульсный ключ с генераторам импульсов и блок обработки и индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введены матрица уставок декремента затухания и двухпороговый датчик допускового контроля, вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, а выход - к третьему входу блока обработки и индикации, свободные входы которого соединены с матрицей уставок декремента затухания.