Доплеровское устройство обнаружения медленно движущихся объектов
Полезная модель относится к средствам радиолокационного обнаружения движущихся объектов, и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика. Технический результат заключается в повышении температурной стабильности характеристик обнаружения. Доплеровское устройство обнаружения движущихся объектов содержит микроволновый балансный смеситель, первый и второй опорные генераторы, передающую и приемные антенны, задающий генератор, доплеровский смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, перемножитель, первый и второй фильтры второй промежуточной частоты, фазовый детектор, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения.
Предлагаемая полезная модель относится к средствам радиолокационного обнаружения движущихся объектов, и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика.
Известны устройства обнаружения движущихся объектов: патенты РФ 2054960,, 2384860, 2419812; патент США 5281953; патент Германии 4242973 и другие.
Известное устройство содержащее передающую и приемную антенны, последовательно соединенные задающий генератор, доплеровский смеситель, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения /1/. Недостатком устройства является слабая чувствительность.
Этот недостаток устраняется в другом известном устройстве /2/. Данное устройство содержит последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом опорного генератора, к выходу фазового детектора последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения. Это устройство подвержено температурной нестабильности характеристик обнаружения определяемой колебаниями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот из-за близости частоты среза к излучаемой частоте.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому, выбранный за прототип, является «Доплеровский радиоволновый извещатель для охранной тревожной сигнализации» /3/. Устройство содержит задающий генератор, последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, выход приемной антенны подключен к последовательно соединенным первым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, первым усилителем промежуточной частоты, первым перемножителем, первым фильтром удвоенной доплеровской частоты, выход приемной антенны также подключен к последовательно соединенным вторым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, вторым усилителем промежуточной частоты, фазовращателем на 90°, вторым перемножителем, вторым фильтром удвоенной доплеровской частоты, а выходы первого и второго фильтров удвоенной доплеровской частоты подключены к фазовому детектору, к выходу которого последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения. Это устройство подвержено температурной нестабильности характеристик обнаружения определяемой колебаниями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот из-за близости частоты среза к излучаемой частоте.
Задачей полезной модели является повышение температурной стабильности характеристик обнаружения медленно движущихся объектов за счет выделения в диапазоне низких частот доплеровских составляющих спектра излучаемого сигнала.
Поставленная задача решается тем, что доплеровское устройство обнаружения медленно движущихся объектов, содержащее микроволновый балансный смеситель, к первому входу которого подключен выход первого опорного генератора, передающую антенну, задающий генератор, первый выход которого соединен со вторым входом микроволнового балансного смесителя, последовательно соединенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, усилитель первой промежуточной частоты и перемножитель, последовательно соединенные фазовый детектор, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения и формирователь сигнала обнаружения снабжено вторым опорным генератором, выход которого подключен ко второму входу перемножителя, первым и вторым фильтрами второй промежуточной частоты, входы которых соединены с выходом перемножителя, а их выходы подключены соответственно к первому и второму входам фазового детектора, выход микроволнового балансного смесителя подключен к передающей антенне.
Новая совокупность признаков позволяет исключить температурную нестабильность характеристик обнаружения, вызванную температурными изменениями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот и температурной нестабильностью несущей частоты задающего генератора за счет фильтрации доплеровских составляющих спектра принимаемого сигнала на второй промежуточной частоте в диапазоне низких частот.
Кроме того, предложенная совокупность признаков повышает энергетический потенциал, так как отсутствуют потери мощности излучаемого сигнала, вызванных прямыми потерями в полосе пропускания микроволнового фильтра нижних частот.
Сущность полезной модели иллюстрируется фиг.1, где приведена структурная схема предлагаемого доплеровского устройства обнаружения медленно движущихся объектов.
Предлагаемое доплеровское устройство обнаружения медленно движущихся объектов (Фиг.1) содержит микроволновый балансный смеситель 1, к первому входу которого подключен выход первого опорного генератора 2, передающую антенну 3, задающий генератор 4, первый выход которого соединен со вторым входом микроволнового балансного смесителя 1, последовательно соединенные приемную антенну 6, доплеровский смеситель 7, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора 4, усилитель первой промежуточной частоты 8 и перемножитель 5, последовательно соединенные фазовый детектор 10, малошумящий усилитель 11, режекторный фильтр 12, усилитель низкой частоты 13, ограничитель 14, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором 15, амплитудный детектор 16, интегратор 17, компаратор 18 с блоком опорного напряжения 19 и формирователь сигнала обнаружения 20, второй опорный генератор 9, выход которого подключен ко второму входу перемножителя 5, первый 21 и второй 22 фильтры второй прмежуточной частоты, входы которых соединены с выходом перемножителя 5, а их выходы подключены соответственно к первому и второму входам фазового детектора 10, выход микроволнового балансного смесителя 1 подключен к передающей антенне 3.
Работа устройства происходит следующим образом.
Задающий генератор 4 вырабатывает колебания на частоте f0, которые поступают с его первого выхода на второй вход микроволнового балансного смесителя 1, а на его первый вход поступает сигнал с выхода первого опорного генератора 2 с частотой F1. С выхода микроволнового балансного смесителя сигнал с частотами f0+F1 и f 0-F1 через передающую антенну 3 излучается в пространство. Отражаясь от движущегося объекта (например приближающегося) принимаемый сигнал с приемной антенны 6 с частотами f0 +F1+fд и f0-F1+f д поступает на доплеровский смеситель 7, на второй вход которого со второго выхода задающего генератора 4 сигнал с частотой f0. В результате преобразования с выхода доплеровского смесителя 7 сигнал с частотами F1+fд и F1-fД через усилитель первой промежуточной частоты 8 поступает на первый вход перемножителя 5, на второй вход которого с выхода второго опорного генератора 9 приходит сигнал частотой F2, в результате преобразования на его выходе формируется сигнал с частотами F2-F l±fд. Эти составляющие сигнала поступают на первый 21 и второй 22 фильтры второй промежуточной частоты, равной F2-F1. Первый фильтр второй промежуточной частоты 21 настроен на частоты сигналов, находящиеся ниже второй промежуточной частоты F2-F1, а второй фильтр второй промежуточной частоты настроен на частоты сигналов, находящиеся выше второй промежуточной частоты F2-Fl . Таким образом после первого фильтра второй промежуточной частоты 21 сигнал будет иметь частоту F2-F1-f д, а после второго фильтра второй промежуточной частоты 22 сигнал будет иметь частоту F2-F1+f д. Сигналы с выходов первого и второго фильтров второй промежуточной частоты 21 и 22 поступают на первый и второй входы фазового детектора 10, на выходе которого появляется сигнал с удвоенной доплеровской частотой 2 fд. Этот сигнал с выхода фазового детектора 10 усиливается малошумящим усилителем 11 и поступает на режекторный фильтр 12, который предназначен для подавления помех с частотами, соответствующими гармоникам сетевого напряжения 50, 100, 150 Гц, попадающими в полосу усиливаемых доплеровских частот. Далее доплеровский сигнал через усилитель низкой частоты 13 поступает на ограничитель 14, уровень ограничения которого изменяется от длительности действия сигнала, постоянная времени изменения определяется дополнительным интегратором 15. Если сигнал имеет достаточную длительность, амплитуда сигнала увеличивается на выходе ограничителя 14 и он поступает через амплитудный детектор 16 и интегратор 17 на компаратор 18, где получаемое напряжение сравнивается с величиной напряжения, задаваемого блоком опорного напряжения 19. При превышении величины опорного напряжения, компаратор 18 выдает сигнал на формирователь сигнала обнаружения 20.
Предлагаемая полезная модель - доплеровское устройство обнаружения медленно движущихся объектов - по сравнению с прототипом обладает повышенной стабильностью характеристик обнаружения за счет фильтрации доплеровских составляющих спектра принимаемого сигнала на второй промежуточной частоте в диапазоне низких частот, обладает повышенным энергетическим потенциалом. Для предлагаемого устройства не требуется высокая стабильность частоты задающего генератора, не требуется микроволновый фильтр низких частот, что приводит к снижению его себестоимости.
Источники информации.
1. Патент Российской Федерации 
2117962 МКИ G01S 13/56
2. Патент Российской Федерации 2221260 МКИ G01S 13/56
3. Патент Российской Федерации 2287841 МКИ G01S 13/56 - прототип.
Доплеровское устройство обнаружения медленно движущихся объектов, содержащее микроволновый балансный смеситель, к первому входу которого подключен выход первого опорного генератора, передающую антенну, задающий генератор, первый выход которого соединен со вторым входом микроволнового балансного смесителя, последовательно соединенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, усилитель первой промежуточной частоты и перемножитель, последовательно соединенные фазовый детектор, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения и формирователь сигнала обнаружения, отличающееся тем, что оно снабжено вторым опорным генератором, выход которого подключен ко второму входу перемножителя, первым и вторым фильтрами второй промежуточной частоты, входы которых соединены с выходом перемножителя, а их выходы подключены соответственно к первому и второму входам фазового детектора, выход микроволнового балансного смесителя подключен к передающей антенне.
