Индикатор поля СВЧ излучения с возможностью распознавания типа сигнала
MICROWAVE RADIATION FIELD INDICATOR WITH POSSIBILITY OF SIGNAL TYPE RECOGNITION

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для поиска и обнаружения источников излучения, определения его местоположения, для мониторинга уровня основного и побочных радиоизлучений разного рода бытовых, медицинских и промышленных установок, в том числе для регистрации зондирующих сигналов РЛС с непрерывным и импульсным излучением различного назначения в диапазонах дециметровых и сантиметровых радиоволн, а также для определения типа принятого сигнала.
Известен индикатор поля СВЧ излучения [1], отличающийся простотой устройства и обладающий достаточно высокой чувствительностью в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн, которая достигается тем, что изменяется состав элементов детектора, а также число вибраторов, детекторов и электрическая связь между ними. Усовершенствование детектора обеспечивается использованием только одного обращенного туннельного диода, соединяющего своими выводами внешние концы обоих вибраторов диполя, а измеритель тока и шунтирующий его конденсатор постоянной емкости соединяют собой внутренние концы вибраторов диполя. Благодаря этому осуществляется оптимальное согласование высокоомных сопротивлений диполя и входного сопротивления детектора, что повышает эффективность детектирования и чувствительность устройства.
Недостатком данного технического решения является полное отсутствие возможности определения типа принимаемого регистрируемого сигнала в условиях, когда в точке приема регистрируемое поле является комбинацией большого числа полей от различных источников и шума. Очевидно, что приведенные выше условия являются реальными и в таких условиях реализовать применение прототипа для заявленных целей: мониторинга уровня основного и побочных радиоизлучений разного рода бытовых, медицинских и промышленных установок; регистрации зондирующих сигналов РЛС с непрерывным и импульсным излучением различного назначения в диапазонах дециметровых и сантиметровых радиоволн, не представляется возможным.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей индикатора поля СВЧ излучения, позволяющих ему определить тип принимаемого регистрируемого сигнала.
Этот технический результат в предлагаемом техническом решении достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные два вибратора одинаковой длины, обращенный туннельный диод, аналого-цифровой преобразователь, блок формирования фазового портрета, блок фазовых портретов эталонных образов сигналов, решающее устройство, принимающее решение о наличии того или иного типа сигнала по результатам сравнения фазового портрета принятого сигнала с фазовым портретом эталонного образа сигнала и блок отображения и индикации.
Результатом реализации данного технического решения может быть реальное улучшение функциональных возможностей индикаторов полей, позволяющих не только фиксировать факт наличия поля, но и определять тип принятого регистрируемого сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена струтктурно-функциональная схема устройства определения типа принимаемого регистрируемого сигнала:
1 - индикатор поля СВЧ излучения в составе двух вибраторов одинаковой длины и обращенного туннельного диода;
2 - аналого-цифровой преобразователь;
3 - блок формирования фазового портрета принимаемого сигнала;
4 - блок фазовых портретов эталонных образов сигналов;
5 - решающее устройство;
6 - блок отображения и индикации.
Для решения данной задачи предлагается сравнивать сформированный фазовый портрет принимаемого сигнала с заранее полученными фазовыми портретами эталонных сигналов и принятие решения на основе этого сравнения.
В настоящее время, в условиях высокой плотности распределения источников СВЧ излучения в пространстве, невозможно однозначно определить с помощью индикатора поля тип принимаемого (регистрируемого) сигнала. В зависимости от полноты, созданной заблаговременно, базы фазовых портретов эталонных сигналов предложенное устройство позволит определять тип принимаемого сигнала.
Фазовые портреты можно получить посредством методики, предложенной Рюэлем Д., Такенсом Ф., сущность которой заключается в том, что для воссоздания фазового пространства принимаемого сигнала берется просто одна компонента этого сигнала при фиксированных запаздываниях, например, секунду назад, две секунды назад и т.д. Таким образом, для построения фазового портрета принимаемого сигнала, четные отсчеты цифровой последовательности, поступающей из аналого-цифрового преобразователя 2, откладываются на вертикальной оси фазового пространства, а нечетные на горизонтальной оси соответственно [2]. Аналогичным образом происходит построение фазовых портретов эталонных сигналов. В качестве примера, с помощью предложенной методики, были получены фазовые портреты: гармонического сигнала (фиг. 2, а); шумового сигнала (фиг. 2, б); детерминированного хаоса (фиг. 2, в) и линейно-частотного модулированного сигнала (фиг. 2, г). Графические интерпретации осциллограмм и фазовых портретов приведенных выше сигналов приведены на фиг. 2.
Полученные таким образом фазовые портреты можно использовать в индикаторах СВЧ излучений для определения типа принимаемых сигналов в качестве эталонных.
Устройство работает следующим образом: принятый сигнал с входа индикатора поля СВЧ излучения 1 поступает на аналого-цифровой преобразователь 2, в котором аналоговый сигнал преобразуется в цифровой. В блоке формирования фазового портрета принятого сигнала 3 по описанной ранее методике формируется его фазовый портрет. Полученный фазовый портрет поступает на решающее устройство 5, в качестве которого выступает коррелятор, на второй вход которого поступают фазовые портреты эталонных сигналов, поступающие из блока фазовых портретов эталонных образов сигналов 4, результат работы коррелятора сравнивается с порогом для принятия соответствующего решения.
Результаты сравнения выводятся в блок отображения и индикации 6.
В качестве решающего устройства может выступать человек, визуально наблюдающий и сравнивающий полученный фазовый портрет принятого сигнала с фазовыми портретами эталонных образов сигналов.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого изобретения показывает, что заявленное изобретение, за счет использования в составе устройства последовательно соединенных двух вибраторов одинаковой длины, обращенного туннельного диода, аналого-цифрового преобразователя, блока формирования фазового портрета, блока фазовых портретов эталонных образов сигналов, решающего устройства, принимающего решение о наличии того или иного типа сигнала по результатам сравнения фазового портрета принятого сигнала с фазовым портретом эталонного образа сигнала и блока отображения и индикации, позволяет получить технический результат, состоящий в расширении функциональных возможностей индикатора поля СВЧ излучения, связанных с определением типа принимаемого регистрируемого сигнала, что было невозможно в прототипе.
Источники информации
1. RU 2485670, 2013 г.
2. Джеймс П. Кратчфилд, Дж. Дойн Фармер, Норман X. Паккард, Роберт С. ШОУ. Хоас. Журнал «В мире науки» №2. - М.: Мир, 1987, с. 27.