Радиолокационный датчик расстояния (высоты)

Полезная модель радиолокационного датчика расстояний может найти применение как радиовысотомер, уровнемер, устройство предупреждения столкновений и т.д.

Целью является увеличение помехоустойчивости при одновременном упрощении устройства. Цель достигается тем, что для повышения помехоустойчивости введен гребенчатый фильтр, а измерителем является пороговое устройство.

Полезная модель радиолокационного датчика расстояния (высоты) относится к области радиолокации и может быть использована в авиации, космической технике, любом наземном транспорте и других областях, где требуется обеспечить выдачу исполнительной команды при достижении объектом заранее заданной дальности (высоты) относительно отражающей поверхности (объекта).

Совокупность признаков, описанная формулой полезной модели, в известной учебно-методической, научной и производственной литературе а также доступных патентных источниках, не выявлена.

Одним из важных требований, предъявляемых к датчику - малые масса и габариты датчика.

Известен радиолокационный измеритель расстояния (Патент RU 58727 U1, МПК G01S 7/24 (2006/01) по заявке 2006113507/22, от 20.04.2006), отличающийся значительной простотой.

Недостатком этого датчика (прототип) является недостаточная помехоустойчивость.

Целью заявляемой полезной модели радиолокационного датчика расстояния (высоты) является увеличение помехоустойчивости при одновременном упрощении датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее широкополосный усилитель, являющийся приемопередатчиком, введены фильтр с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и пороговое устройство.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

- на фиг.1 - функциональная схема предлагаемого устройства,

- на фиг.2 - АЧХ широкополосного усилителя и гребенчатого фильтра,

- на фиг.3 - вариант исполнения широкополосного усилителя.

Предлагаемое устройство (фиг.1), включающее в себя последовательно соединенные приемную антенну 1, гребенчатый фильтр 2, широкополосный усилитель 3, излучающую антенну 4 совместно с пространством 5 распространения электромагнитных колебаний и отражающей поверхностью 6, как и прототип, представляет собой генератор с запаздывающей обратной связью; в системе возникают автоколебания, если ослабление сигнала, возникающее при распространении его на удвоенной дальности (высоте) 5 до объекта (отражающей земной поверхности) 6, будет скомпенсировано

достаточным усилением широкополосного усилителя 3. Возникающий процесс в устройстве носит характер сложного фазо-частотно модулированного колебания, спектр которого соответствует частотному диапазону функциональных элементов устройства: антенн, широкополосного усилителя, гребенчатого фильтра, при этом частотные интервалы между спектральными составляющими кратны

,

а значения частот равны ,

где:

с - скорость распространения электромагнитных волн,

D(H) - расстояние (высота),

к - 1, 2, 3...,

f₀ - центральная частота радиочастотного диапазона.

Для радиолокационных датчиков значение дальности (высоты), при достижении которого должна выдаваться исполнительная команда, заранее известно, поэтому, с целью увеличения помехоустойчивости датчика общую АЧХ его необходимо сделать такой, чтобы усиление сигнала создавалось бы только на частотах, указанных в (2). Гребенчатые фильтры изучены и находят применение (М.И.Финкельштейн. Гребенчатые фильтры. М., Советское радио. 1969 г.; Л.Е.Лейхтер. Расчет гребенчатых фильтров. М., Советское радио. 1972 г).

Введение гребенчатого фильтра в состав датчика увеличивает помехоустойчивость примерно в F/f раз,

где:

F - полоса широкополосного усилителя,

f - полоса локального (единичного) «зубца» АЧХ гребенчатого фильтра,

- число «зубцов» АЧХ гребенчатого фильтра, соответствующих полосе F широкополосного фильтра.

Поскольку возникновение генерации в данном устройстве возможно лишь на частотах, кратных 1/, что соответствует заданной дальности (высоте), то исполнительная команда о достижении заданной дальности (высоты) может быть выдана пороговым устройством 7, вход которого подключен к выходу широкополосного усилителя 3. Сигналы с другими частотами в указанном устройстве возникнуть не могут, а помехи, действующие из вне, будут подавлены гребенчатым фильтром (фиг.2).

В ряде случаев, например, при стремлении выполнить устройство по единой технологии, усилитель 3 удобно выполнить по схеме, представленной на фиг.3,

где: - 8 - однополосный преобразователь частоты с выделением нижней боковой полосы, 9 - однополосный преобразователь с выделением верхней боковой полосы, 10 - гетеродин с постоянной или меняющейся

частотой, 11 - усилитель промежуточной частоты; этот вариант построения усилителя 3 позволяет получить дополнительный выигрыш по помехоустойчивости (Н.И.Чистяков. Радиоприемные устройства. М., Советское радио. Библиотека инженера, выпуск 15, стр.30).

Радиолокационный датчик может быть выполнен в любом частотном диапазоне с применением существующей элементной базы.

Предлагаемый радиолокационный датчик расстояния (высоты) отличается предельной простотой, может быть выполнен единым блоком (модулем) и применен как датчик расстояния (высоты).

Список литературы

1. Финкельштейн М.И. Гребенчатые фильтры. М., Советское радио, 1969 г.

2. Лейхтер Л.Е. Расчет гребенчатых фильтров. М., Советское радио, 1972 г.

3. Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. М., Советское радио. Библиотека инженера, выпуск 15, стр.30., 1978 г.

1. Радиолокационный датчик расстояния (высоты), содержащий последовательно соединенные приемную антенну, широкополосный усилитель, излучающую антенну, отличающийся тем, что между приемной антенной и входом широкополосного усилителя включен гребенчатый фильтр, выполненный любым известным образом, а выход широкополосного усилителя дополнительно соединен со входом порогового устройства.

2. Радиолокационный датчик по п.1, отличающийся тем, что широкополосный усилитель выполнен с двойным преобразованием частоты, в частности, состоящим из последовательно включенных первого однополосного преобразователя частоты с выделением нижней боковой полосы, усилителя промежуточной частоты, второго однополосного преобразователя с выделением верхней боковой полосы и гетеродина с постоянной или меняющейся частотой, при этом к первым входам преобразователей частоты подключен выход гетеродина, второй вход первого преобразователя частоты соединен с приемной антенной, выход его соединен со входом гребенчатого фильтра, выход второго однополосного преобразователя соединен с излучающей антенной, а его вход - с выходом усилителя промежуточной частоты.