Устройство для тревожной сигнали-зАции Советский патент 1981 года по МПК G08B13/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Устройство тревожной сигнализации относится к автоматическим системам тревожной сигнализации и может быть использовано (В радиолокационных,ульт развуковых или оптических локационны системах обнаружения объектов, движущихся среди неподвижных предметов, в частности в сверхвысокочастотных системах охранной сигнализации. Известны устройства тревожной сиг нализации, использующие электромагнитное поле и ультразвуковое поле, которые построены по принципу рециркуляции волн, отраженных от объек тов, подлежащих обнаружению. Такие устройства работают в двух режимах: дежурный режим (при отсутствии нарушителя, в охраняемой зоне) и режим обнаружения (при перемещении нарушителя в охраняемой зоне) . Каждое из этих устройств содержит п.оследовател но соединенные приемник, усилитель и передатчик , причем к выходу усилителя подключен индикатор трево ги. Особенность устройств заключается в том, что в них через усилитель образ ется обратная связь между выходом пр емника и входом передатчика. Благодаря наличию этой связи принимаемые приемником сигналы рециркулируют в замкнутой системе приемник-усилительпередатчйк-отражающий объект (нарушитель) -приемник. Использование такой обратной связи позволяет снизить более чем на порядок мощность, излучаемую передатчиг ком в дежурном режиме, сохранив при этом надежность и дальность обнаружения flj и Г2 . Недостатком известных устройств является существенное увеличение мощности излучения при появлении нарушителя в охраняемой зоне вследствие самовозбуждения устройства в режиме обнаружения. Такое увеличение мощности излучения дециметровых сверхвысокочастотных устройств тревожной сигнализации может, например, нарушить работу высокочувствительных приемников радиорелейной линии связи, работсшзщих U дециметровом диапазоне волн, так как чувствительность этих приемников достигает 126 дБ/Вт. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные приемник, усилитель, усилитель-ограничитель и передатчик, выходная мощность которого пропорциональна величине управляющего напряжения на его входе. К управ ляквдему входу усилителя подключен выход блока автоматической регулиро ки усиления(АО5 с большой постоянной времени, а к выходу - вход блока АРУ и вход индикатора тревоги. Гйзи отсут ствии нарушителя в зоне обнаружения блок АРУ поддерживает такой коэффициент усиления усилителя , при котором замкнутая система приемник-усилител усилитель-ограничитёль-передатчикотражакяцие неподвиж1ше предметы-приемвик находится на грани самовозбуждвния, но не самовозбухщается. При этом на выходе усилителя уровень напряжения внутренних шумов приемник (усиленных в приемнике и уснлителе) настолько мал, что не вызывает сраба тывания икщикатора тревоги, Кр®ме того, вследствие малости уровня этог напряжения передатчик, управляемый выходным напряжением усилителя-ограгничителя,излучает в дежурном режиме малый уровень мощности зондирующего сигнала, модулированный этим напряжением. Постоянная времени и глубина АРУ выбирается из условия компенсации медленных флуктуации во времени коэффициентов усиления прием ника, усилителя, усилителя-ограничителя и передатчика, а также медленны изменений коэффициента передачи лока ционного канала выход передатчика.отражак1щие местные предметы - вход приемника. Появление нарушителя в охраняемой зоне приводит к быстрому увеличению коэффициента передачи локационного канала выход передатчика - на рушитель-вход приемника и при выполнении баланса амплитуд и фаз в замкнутой системе приемник-усилитель-усилител ограничитель-нарушитель-приемник возникают автоколебания. Резкое увеличение в режиме обнару жения выходного напряжения усилителя вызывает срабатывание индикатора тревоги, регистрируя таким образом факт появления нарушителя в охраняемой зоне. Надежность обнаружения нарушителя таким устройством определяется величиной превышения напряжения на входе индикатора тревоги. Под этим превышением понимается отношение максимального значения напря жения в режиме обнаружения к ма1 симальному значению напряжения в дежурном режиме. Коэффициент усилени.я усилителя за время обнаружения благодаря инерционности АРУ практически не успевает уменьшиться, а полоса пропускания этого усилителя выбирается таким образом, чтобы человек с максимальной скоростью не смог пройти охраняемую зону, не вызвав самовозбуждения этого циркуляционног устройства Гз1. Однако существенного снижения уро ня мощности в режиме обнаружения достигнуть в таком устройстве не удается вследствие падения надежност обнаружения нарушителя поскольку существенное снижение порога ограничения в1 усилителе- ограничителе приводит к уменьшению величины превышения напряжения на входе ийдикатора тревоги. Цель изобретения - существенное снижение мощности излучения устройст,ва тревожной сигнализации при сохранении надежности обнаружения, что позволяет повысить надежность устройства. Поставленная цель достигается тем,что в устройство для тревожной сигнализа щи, содержащее последовательно соединенные приемник, усилитель-ограничитель и передатчик, блок АРУ, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен к управляющему входу усилителя, и индикатор тревоги, введены второй блок автоматической регулировки усиления, блок вычитания и второй усилитель, вход которого соединен с выходом приемника, выход блока вычитания подключен ко входу индикатора тревоги и через второй блок АРУ - к управляющему входу второго усилителя, при этом выходы обоих усилителей соединены со входами блока вычитания. В результате такого построения устройства сигналы с выходов усилителей преобразуются таким образом, что при малом уровне излучаемой мощности достигается превьшение напряжения на входе индикатора тревоги, обеспечивающее требуемую надежт ность обнаружения. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства тревожной сигнализации. Устройство содержит приемник 1, усилители 2 и 3, блоки 4 и 5 АРУ, усилитель-ограничитель 6, передатчик 7, блок 8 вычитания и индикатор 9 тревоги. Усилитель 3 идентичен усилителю 2, т.е. эти усилители имеют одинаковые амплитудные, амплитудночастотные и фазо-частотные характери.стики в диапазоне частот и амплитуд выходного сигнала приемника. Для обеспечения высокой точности вычитания выходных сигналов усилителей 2 и 3 блок 8 вычитания имеет коэффициент подавления синфазных составляющих на его входах, превышаккций 30 дБ. В дежурном режиме напряжение шума (ббусловленногр действием внутреннего шума приёмной антены и входных каскадов приемника 1) после усиления, фильтрации и демодуляции в приемнике 1 в виде низкочастотных флуктуации поступает через усилитель 2 и усилитель-ограничитель б на вход передатчика 7, передающая антенна которого излучает модулированный шумом по амплитуде зондирующий сигнал. Напряжение задержки в блоке 5 АРУ выбирается таким образом, чтобы в дежурном режиме коэффициент усиления тракта вход приемника 1 -усилитель 2усилитель-ограничитель 6-выход передатчика 7 был меньше затухания зондирующего сигнала в локационном кана ле выход передатчика - отражающие н подвижные предметы - вход приемника 1. При этом передатчик 7 излучает малый уровень мощности зондирунвдего сигнала. В дежурном режиме благодаря блоку 4 АРУ автоматически осущест вляется такое выравнивание коэффициентов усиления усилителей 2 и 3, при котором одно и то. же напряжение шумов, пройдя с выхода приемника 1 через одинаковые усилители 2 и 3, после вычитания с большой точностью в блоке 8 вычитания зна:чительно ослабляется и не вызывает срабатывани индикатора тревоги 9, Порог сравнен в индикаторе тревоги 9 выбирается и условия обеспечения заданной вероятност.и ложной тревоги. В режиме обнаружения, когда нару шитель проник в охраняемую зону, увеличивается коэффициент передачи локационного канала выход передатчика 7 - нарушитель .- вход приемник 1. Уровень выходного напряжения усилителя 2 резко увеличивается вследствие возникновения положител ной обратной связи в этом усилителе 2 через локационный канал. При этом важно отметить, что поскольку локационный канал в рециркуляционном устройстве является одним из элемен тов цепи обратной связи (усилительограничитель 6 - передатчик 7 - локационный канал - приемник 1} , охва тывающей усилитель 2, то изменение коэффициента передачи локационного канала приводит к изменению амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик усилителя 2. Cлeдoвa тельно, появление нарушителя в охра няемой зоне приводит к увеличению коэффициента усиления усилителя 2, уменьшению полосы пропускания и увели нию времени задержки сигнала в полосе пропускания усилителя 2, В то же время усилитель 3 (идентичный усили телю 2 при отсутствии нарушителя в охраняемой зоне свои характеристи ки при появлении нарушителя в охра няемой зоне не изменяет, так как он не охвачен цепью обратной связи через локационный канал. Блок 8 вычитания фиксирует различие характер ик ycилитeJJpй 2 и 3 по,их отклику на одно и то же напряжение сигнала, поступающее на: их входы с выхода приемника 1. Использование различия характеристик усилителей 2 и 3, которое возникает при появлении наруш теля в охраняемой зоне,позволяет реал зовать на входе индикатора 9 тревоги величину превышения напряжения гора до большую)чем на выходе усилителя и достаточную для надежного срабатывания индикатора 9 тревоги. Выигрыш в величине этого превышения тембольше, чем больше коэффициент усиления приемника и чем меньше нестабильность характеристик усилителей 2 и 3, а также чем больше точность выполнения операции вычитания в блоке вычитания 8. Например, в испытанном макете предлагаемого устройства величина выигрыша ограничивалась точностью вычитания сигналов в блоке 8. Использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить мощность излучения на 8 дБ при одном и том же значении превышения напряжения на входе индикатора тревоги. В макете устройства коэффициент усиления приемника был равен 10 , нестабильность характеристик усилителей 2 и 3 ,не превышала Ю , а в качестве блока .вычитания использовалась микросхема 1УТ401А, в которой подавление синфазной составлякяцей составляло 3040 дБ. Если же в качестве блока вычитания использовать микросхемы 140УД5,140УД9 или 153УД5, у которых коэффициент подавления синфазной составляющей не менее 80 дБ, то введение усилителя 3, блока 4 АРУ и блока В вычитания позволит снизить на 15-20дБ мощность, излучаемую устройством тревожной сигнализации в режиме обнаружения. Реализации такого снижения мсяцности излучения позволяет обеспечить электромагнитную совместимость устройства тревожной сигнализации дециметрового диапазона с радиорелейными линиями промышленного применения и создать дешевый серийный сверхвысокочастотный датчик дециметрового диапазона для охраны помещений, поскольку именно в дециметровом диапазоне волн достигается низкая стоимость СВЧ части датчика. Снижение мощности излучения передатчиков устройств тревожной сигнализации позволяет также уменьшить величину мощности, потребляемой от источников питания, и уменьшить габариты этих устройств. Формула изобретения Устройство для тревожной сигнализации/ содержащее последовательно соединенные приемник, усилитель, усилитель-ограничитель и передатчик, блок автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен к управляющему входу усилителя, и индикатор тревоги, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены второй.блок автоматической регулировхи усиления, блок вычитания и второй усилитель, вход которого ссединеи с выходом приемника, выход бло ка вычитания подключен fto вхолу ицци катора тревоги и через второй блок авто- матической регулировки усиления - к уп равлякхдему входу второго усилителя, выхбды обоих усилителей соединены со входами блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I

3.Патент США 3065455, кл. 340-16, 1962 (прототиц).