Детектор нелинейных переходов повышенной информативности
Полезная модель относится к техническим средствам специального назначения и может быть использована для поиска радиоуправляемых взрывных устройств (РВУ). Устройство состоит из передатчика зондирующего сигнала, приемников, настроенных на удвоенную и утроенную частоту зондирующего сигнала, блока управления, блока обработки, блока индикации, блока антенн, широкополосного приемника, блока узкополосных фильтров и индикатора напряженности поля. Моногармонический зондирующий сигнал, формируемый передатчиком, подается на передающую антенну и излучается в направлении объекта обследования. Переизлученный объектом обследования сигнал принимается приемной антенной. Из него выделяются и обрабатываются сигналы второй и третьей гармоник частоты зондирования и сигнал с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, при его наличии в обследуемом устройстве, что позволяет определять наличие в объекте обнаружения полупроводниковых элементов, колебательного контура и сделать вывод о характере обнаруженного объекта. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить информативность и помехоустойчивость детектора нелинейных переходов при выполнении задач по разведке местности (объектов) на наличие РВУ путем фиксации наличия в объекте обследования колебательного контура и, следовательно, повысить эффективность поиска РВУ.
Полезная модель относится к техническим средствам специального назначения и может быть использована для поиска радиоуправляемых взрывных устройств (РВУ).
Для поиска радиоуправляемых взрывных устройств применяются нелинейные радиолокаторы (НРЛ) [1]. Их принцип действия основан на облучении обследуемых объектов короткими радиочастотными импульсами и приеме сигналов-откликов (переизлученных сигналов) на частотах второй и третьей гармоник зондирующего излучения.
Сигналы-отклики на частотах второй и третьей гармоник зондирующего излучения появляются в результате спектрального преобразования зондирующего сигнала на элементах с нелинейной вольтамперной характеристикой. Такой характеристикой обладают полупроводниковые элементы, входящие в состав радиоэлектронных устройств.
При облучении радиоэлектронных устройств в спектре переизлученного сигнала, как правило, преобладают четные гармонические составляющие зондирующего излучения (2-я гармоника).
Полупроводниковыми свойствами обладают также контакты металлических предметов, особенно подвергнувшихся коррозии. При облучении таких объектов в спектре переизлученного сигнала, как правило, преобладают нечетные гармонические составляющие зондирующего излучения (3-я гармоника). По соотношению уровней сигналов откликов на частотах второй и третьей гармоник частоты зондирования можно отличить объекты, содержащие электронные схемы с полупроводниковыми элементами, от объектов, выполненных из металла.
Известный детектор нелинейных переходов NR-900ЕК состоит из передатчика зондирующего сигнала, двух приемников, настроенных на удвоенную и утроенную частоту сигнала передатчика, блока управления, блока обработки, блока индикации и блока антенн (приемной и передающей) (фиг.1). [2, 3]
Моногармонический зондирующий сигнал, формируемый передатчиком, подается на направленную передающую антенну и излучается в направлении объекта обследования. На нелинейных (полупроводниковых) элементах объекта обследования зондирующий сигнал преобразуется в полигармонический и переизлучается.
Переизлученный сигнал принимается приемной антенной и поступает на входы приемников, которые выделяют сигналы второй и третьей гармоник частоты зондирования. После обработки принятых сигналов в блоке обработки их уровни отображаются на индикаторе блока индикации. Блок управления осуществляет управление работой передатчика зондирующего сигнала, двух приемников, блока обработки и блока индикации, осуществляя подключение и отключение узлов и блоков для обеспечения работы средства. Решение о виде объекта принимается по соотношению уровней сигналов откликов на частотах второй и третьей гармоник частоты зондирования.
Недостатком NR-900 EK является высокая чувствительность к искусственным помехам, характерным для мест размещения (закладки) радиоуправляемых взрывных устройств (РВУ). К таким помехам относятся оставленные исполнителями на месте элементы полупроводниковых приборов, металлические детали, имеющие специальные гальванические покрытия или следы коррозии, ржавчины, элементы и материалы, имеющие нелинейные характеристики. Эти помехи снижают темпы ведения разведки инженерными подразделениями федеральных сил примерно в три раза, а, следовательно, и эффективность выполнения боевых задач. [2]
Целью создания полезной модели является повышение эффективности поиска РВУ.
Для достижения поставленной цели решается задача - создание детектора нелинейных переходов повышенной информативности.
Один из способов повышения информативности НРЛ - определение резонансной частоты колебательного контура, входящего в состав приемо-передающего устройства РВУ.
Для определения резонансной частоты колебательного контура успешно применяется параметрическая локация [1]. Однако применение параметрической локации в НРЛ значительно повысит его сложность и стоимость.
Проведенные исследования показали, что во время облучения приемопередающего устройства моногармоническим зондирующим сигналом в колебательном контуре приемника (передатчика) РВУ происходит возбуждение колебательного контура и переизлучение сигнала в виде отклика на резонансной частоте колебательного контура.
Данное явление происходит следующим образом. Под воздействием зондирующего импульса в колебательном контуре запасается энергия, под воздействием которой возбуждаются вынужденные затухающие колебания на резонансной частоте контура. Скорость затуханий этих колебаний зависит от добротности колебательного контура (чем выше добротность, тем дольше автоколебания). [4]
Повышение эффективности поиска с помощью детектора нелинейных переходов заключается в осуществлении возможности определения наличия колебательного контура, входящего в состав приемо-передающего устройства РВУ. Таким образом, повышаются информативность и помехоустойчивость нелинейного детектора в ходе ведения поиска.
Для повышения информативности и помехоустойчивости детектора нелинейных переходов предлагается дополнить существующее устройство широкополосным приемником, блоком узкополосных фильтров и индикатором радиочастотного сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 представлена структурная схема детектора NR-900ЕК [2, 3];
- фиг.2 - структурная схема предлагаемого детектора нелинейных переходов.
Предлагаемое устройство состоит из передатчика 1 зондирующего сигнала, приемников 2 и 3, настроенных на удвоенную и утроенную частоту сигнала передатчика 1 соответственно, блока 4 управления, блока 5 обработки, блока 6 индикации, блока 7 антенн, широкополосного приемника 8, блока 9 узкополосных фильтров и индикатора 10 радиочастотного сигнала.
Передатчик 1 зондирующего сигнала по команде блока 4 управления формирует короткие зондирующие радиочастотные импульсы, которые подаются на направленную передающую антенну блока 7 антенн и излучаются в направлении обследуемого объекта.
Приемники 2 и 3 предназначены для усиления сигнала-отклика, поступившего с антенны, и выделения его четной и нечетной гармоник. Приемник 2 настроен на выделение из принятого отклика сигнала, равного удвоенной частоте сигнала передатчика (2-й гармоники), а приемник 3 настроен на утроенную частоту сигнала передатчика (3-й гармоники). С выходов приемников 2 и 3 принятые сигналы поступают на блок 5 обработки.
Блок 4 управления управляет работой всех блоков и узлов детектора нелинейных переходов, кроме блока 7 антенн (приемной и передающей). Органами управления блока управления устанавливается мощность излучения и величина ослабления уровней входных сигналов приемников 2 и 3. Имеет двустороннюю связь с передатчиком 1, широкополосным приемником 8 и блоком 9 узкополосных фильтров.
Блок 5 обработки, используя установленные блоком управления коэффициенты ослабления, обрабатывает сигналы с приемников и определяет их уровни с последующим отображением этих уровней на индикаторах блока 6 индикации.
Блок 6 индикации имеет два индикатора уровней сигналов, которые отображают уровни сигналов, приходящих с приемников 2 и 3, и индикатор напряженности поля сигнала, приходящего с блока 8 при наличии в объекте обнаружения колебательного контура.
Блок 7 антенн состоит из приемной и передающей антенн, расположенных в одном корпусе соосно. Передающая антенна подключена к передатчику 1 зондирующего сигнала и предназначена для направленного излучения моногармонического сигнала в направлении объекта обследования. Приемная антенна блока 7 антенн предназначена для приема сигналов-откликов от облученных зондирующим сигналом объектов.
Широкополосный приемник 8 предназначен для приема сигналов в полосе частот, где работают приемо-передающие устройства, используемые для управления взрывными устройствами.
Блок 9 узкополосных фильтров используется для фильтрации зондирующего сигнала высокочастотных колебаний первой несущей частоты, второй и третьей гармоник отклика от нелинейных переходов.
Индикатор 10 напряженности поля предназначен для измерения и отображения уровня напряженности поля сигнала, прошедшего через широкополосный приемник 8 и блок 9 узкополосных фильтров.
Устройство работает следующим образом.
Моногармонический зондирующий сигнал, формируемый передатчиком 1 зондирующего сигнала, подается на передающую антенну блока 7 антенн и излучается в направлении объекта обследования. Блок 4 управления управляет работой передатчика 1 зондирующего сигнала, приемников 2, 3 и 8, блока 5 обработки и блока 6 индикации. На нелинейных (полупроводниковых) элементах и колебательном контуре (при его наличии) объекта обследования зондирующий сигнал преобразуется в полигармонический и переизлучается.
Переизлученный сигнал принимается приемной антенной блока 7 антенн и поступает на входы приемников 2 и 3, которые выделяют сигналы второй и третьей гармоник частоты зондирования, а также на вход широкополосного приемника 8, который принимает сигнал от колебательного контура объекта, возникший от воздействия на контур зондирующего сигнала детектора нелинейных переходов. По соотношению уровней сигналов 2-й и 3-й гармоник различают объекты, содержащие электронные схемы с полупроводниковыми элементами, и объекты, выполненные из металла, а по наличию резонансной частоты в сигнале с блока 8 делается вывод о наличии в объекте обнаружения колебательного контура и о характере обнаруженного объекта. С выхода этого приемника сигнал поступает в блок 9 узкополосных фильтров. Блок узкополосных фильтров 9 отфильтровывает частоту зондирования передатчика на первой, второй и третьей гармониках. После обработки принятых приемниками 2 и 3 сигналов в блоке 5 обработки их уровни отображаются на индикаторе блока 6 индикации. Также на индикаторе блока индикации отображается частота сигнала от колебательного контура, при его наличии, выделенная индикатором радиочастотного сигнала из обработанного приемником 8 принятого отклика. Совокупность всех сигналов позволяет оператору определять наличие в объекте обнаружения колебательного контура и сделать вывод о характере обнаруженного объекта.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить информативность и помехоустойчивость детектора нелинейных переходов при выполнении задач по разведке местности (объектов) на наличие РВУ путем фиксации наличия в объекте обследования колебательного контура и, следовательно, повысить эффективность поиска РВУ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дикарев В.И., Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах / В.И. Дикарев, В.А. Заренков, Д.В. Заренков. - СПб: Наука и Техника, 2004. - 280 с.
2. Переносной детектор нелинейных переходов «NR-900EK» / Руководство по эксплуатации. ЮТДН 468165003 РЭ. - ЗАО «Группа защиты - ЮТТА».
3. Интернет-сайт http://www.detektor.ru
4. Яворский Б.М., Справочник по физике/ Б.М. Яворский, А.А. Детлаф // 2-изд., перераб. - М.: Наука, 1985. - 512 с.
5. Пат. 2424024 Российская Федерация, МПК7 H01P 1/00. Узкополосный фильтр / В.П. Разинкин, В.Н. Удалов, Д.С. Матвеев. - 
2009115096/07; заявл. 20.04.2009; опубл. 27.10.10. - 3 ил.
Детектор нелинейных переходов повышенной информативности, содержащий передатчик зондирующего сигнала, приемники, настроенные на удвоенную и утроенную частоту зондирующего сигнала, блок обработки, блок индикации, блок антенн и блок управления, который управляет всеми узлами и блоками устройства кроме блока антенн, где выход передатчика зондирующего сигнала соединен со входом блока антенн (передающей антенной), выход блока антенн (приемная антенна) соединен со входами приемников, выходы которых соединены со входом блока обработки, отличающийся тем, что дополнительно введены широкополосный приемник, блок узкополосных фильтров и индикатор напряженности поля, подключенные двусторонними связями к блоку управления, где вход широкополосного приемника соединен с выходом блока антенн, выход блока антенн соединен со входом блока узкополосных фильтров, выход которого соединен со входом индикатора напряженности поля, а выход индикатора напряженности поля соединен с блоком индикации.
