ИМИТАТОР ОТРАЖЕННЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДОПЛЕРОВСКОГО ЛАГА

ИМИТАТОР ОТРАЖЕННЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ДОПЛЕРОВСКОГО ЛАГА
Заявляемое устройство относится к области гидроакустики и может быть использовано для контроля и оценки параметров и определения инструментальной погрешности доплеровских лагов.
Известны имитаторы отраженных сигналов 1, 2, создающие модели отраженных сигналов, близкие к реальным, позволяющие проверить работоспособность гидро или радиолокаторов в рабочем диапазоне расстояний до отражающих поверхностей при реальных отношениях сигнал/шум. Основными элементами типового имитатора являются:
-имитатор расстояния, формирующий импульс, задержанный относительно зондирующего импульса гидролокатора, и сигнал для регулировки коэффициента передачи делителя напряжения. Задержка формирующего импульса и сигнал регулировки устанавливаются пропорциональными имитируемому расстоянию;
-управляемый по частоте гетеродин (далее гетеродин), формирующий частоту отраженного сигнала, зависящую от эффекта Доплера, т.е. от скорости движения носителя гидролокатора;
-формирователь импульсов, вырабатывающий длительность отраженного сигнала, изменяемую в зависимости от расстояния до отражающей поверхности;
-модулятор, формирующий отраженный радиоимпульс;
-делитель напряжения, предназначенный для имитации ослабления сигнала с расстоянием;
-формирователь помех, создающий напряжение помех, близкое по спектру и характеру реальным помехам;
-сумматор, предназначенный для сложения напряжений помехи и имитируемого отраженного сигнала, выход которого соединен со входом приемного тракта гидролокатора.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемой полезной модели является типовой имитатор для испытания радиоэлектронной аппаратуры гидроакустической станции, описание которого приведено в  1, стр.175 -180. В состав устройства-прототипа входят: имитатор расстояния, схема формирования помех, сумматор напряжений, цепь линии задержки с формирователем импульсов, гетеродин с блоком управляющего напряжения, модуляторы, генератор флюктуирующего напряжения, делитель напряжения, блок имитации направления прихода сигнала, имитаторы курсовых углов носителя и цели и пульт управления.
Недостатком устройства прототипа является невозможность использовать его при проверке доплеровских лагов, для которых необходимо иметь, как минимум, одновременно два отраженных сигнала, в одном из которых частота Доплера fg суммируется с частотой зондирующего импульса f, а в другом - вычитается из нее.
Задачей заявляемого устройства является создание имитатора отраженных гидроакустических сигналов для контроля параметров доплеровского лага. Сущность заявляемого устройства состоит в том, что в устройство, содержащее первый сумматор, схему формирования напряжения помех, имитатор расстояния, первый делитель напряжения, первый и второй модуляторы, формирователь импульса и первый гетеродин, причем первый вход первого сумматора соединен с выходом схемы формирования напряжения помех, выход первого делителя напряжения соединен со вторым входом первого сумматора, выход формирователя импульса соединен с первым входом первого модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, введены второй сумматор, второй делитель напряжения, второй гетеродин, первая и вторая излучающие антенны, причем последние соединены с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых объединены, выход второго гетеродина соединен со вторым входом второго модулятора, первый вход которого подключен к первому входу первого модулятора, выход второго модулятора соединен со входом второго делителя напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход имитатора расстояния соединен со входом формирователя импульса.
Заявляемое устройство содержит две антенны, что позволяет контролировать работу лага одновременно только по одной из составляющих скорости (продольной или поперечной). Для проверки по второй составляющей требуется поворот на 90° антенны лага, либо антенн устройства. Введение в устройство еще двух антенн, подключенных соответственно параллельно первой и второй антеннам позволит проверять лаг одновременно по обеим составляющим скорости.
Структура заявляемого устройства показана на чертеже, где введены следующие обозначения:
-первый сумматор 1;
-схема формирования напряжения помех 2;
-имитатор расстояния 3;
-первый делитель напряжения 4;
-первый и второй модуляторы 5 и 6;
-формирователь импульса 7;
-первый гетеродин 8;
-второй сумматор 9;
Первые входы блоков 1 и 9 объединены и подключены к выходу блока 2, первые входы блоков 5 и 6 объединены и подключены к выходу блока 7, выход блока 3 соединен со входом блока 7, выход блока 8 соединен со вторым входом блока 5, выход которого соединен со входом блока 4, выход которого подключен ко второму входу блока 1, выход которого соединен с блоком 13, выход блока 11 соединен со вторым входом блока 6, выход которого соединен с входом блока 10, выход которого соединен со вторым входом блока 9, выход которого соединен с блоком 13.
Каждый из сумматоров напряжений (блоки 1, 9) может быть выполнен на двух резисторах: один из выводов первого резистора соединен с выходом блока 2, один из выводов второго резистора соединен с выходом блока 4 (10), остальные выводы резисторов соединены вместе и соединены с блоком 12 (13).
В качестве схемы формирования помех может быть использован стандартный измерительный генератор шумовых сигналов типа Г2-59, Г2-57 и т.п. 3, стр.162.
В качестве имитатора расстояния и формирователя импульсов может быть использован стандартный измерительный генератор импульсов типа Г5-56 3, стр.180, имеющий внешний запуск, формирующий видеоимпульс, длительность и задержка которого относительно импульса внешнего запуска могут изменяться.
В качестве гетеродинов могут быть использованы стандартные измерительные генераторы типа ГЗ-110 3, стр.163, частота напряжения которых может изменяться в широких пределах, либо генератор с первым (вторым) модулятором, приведенный в 1, стр.89.
В качестве первого (второго) делителя напряжения может быть применен, приведенный в 1, стр.178, либо регулятор напряжения, коэффициент передачи (деления) которого зависит от подводимого управляющего напряжения (например, от имитатора расстояния) 1, стр.211.
В качестве ненаправленных излучающих антенн могут быть использованы излучатели 1411 AM ЛУЗ.848.354, либо выполненные по 4, стр.33.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Приемную антенну испытуемого лага помещают в гидроакустический бассейн на глубину 1 - 1,5 м от поверхности воды.
Излучающие антенны имитатора располагают на дне бассейна таким образом, чтобы они находились на противоположно направленных осях характеристик направленности (ХН) приемной антенны. (Приемная антенна лага имеет 4 ХН, оси которых в горизонтальной плоскости располагаются через 90° и образуют угол 30° с вертикалью, проходящей через центр антенны 5, стр.214. Излучающие антенны имитатора направленности не имеют.).
Вместо излучающей антенны на выход лага подключают эквивалент нагрузки и вход блока 3 имитатора. Перед включением лага устанавливают на блоках 2, 4, 10, 3, 7,8,11 имитатора значения параметров, соответствующие одной из глубин и одной из
скоростей (из рабочего диапазона лага): уровень помех, уровень сигнала, период следования и длительность сигнала, частоты fs  fo + fg и fn  fo - fg,
где fo - частота излучаемых сигналов; fg - частота Доплера.
Частоту Доплера устанавливают для ряда значений скорости, определяя ее по формуле
4/0 cos 60°  С
где с - скорость звука.
Следует заметить, что современные лаги имеют высокую степень автоматизации: в зависимости от изменения глубины и уровня отраженного сигнала изменяются вырабатываемые лагом период следования и длительность зондирующих импульсов, излучаемая мощность, коэффициент усиления.
Поступающий от испытуемого лага импульс излучения запускает блок 3, который в соответствии с установленным на нем расстоянии формирует с соответствующей расстоянию задержкой импульс запуска формирователя 7, вырабатывающего импульс, соответствующий длительности имитируемого сигнала, поступающий на модуляторы 5, 6. На модуляторы 5,6 поступают также напряжения частот fs, fn от гетеродинов 8, 11.
С выхода модуляторов 5, 6 радиоимпульсы поступают на делители напряжения 4, 10, далее на сумматоры напряжений 1, 9 и далее на антенны 12, 13 имитатора, сигналы, излучаемые которыми, принимаются антенной испытуемого лага. После нескольких циклов излучения имитируемых сигналов и приема их лагом последний входит в режим авторегулировки и индицирует составляющую скорости, соответствующую установленным частотам fs, fn.
Изменяя в устройстве задержку формирования имитируемого сигнала, его длительность и интенсивность, по осциллографу, подключенному к выходу лага, измеряют мощность и длительность формируемых им зондирующих сигналов и устанавливают соответствие их значений расчетным и установленным в технических требованиях к лагу.
Инструментальную погрешность определяют как разность между принятым в расчете частот значением скорости V и индуцируемым на табло лага.
Завершив проверку лага по первой составляющей скорости, разворачивают в горизонтальной плоскости антенну лага на 90° и повторяют проверку для второй составляющей скорости.
Из приведенного описания следует, что заявленное устройство решает поставленную задачу имитации отраженных гидроакустических сигналов доплеровского лага.
1А.С.Колчеданцев Гидроакустические станции, Л., Судостроение, 1982 г. (стр. 175-180).
2 Радиолокационная станция с встроенным имитатором - заявка 9810370/09 от 19.02.98 7 6015 7/40.
3Каталог изделий промышленности средств связи,  89 Радиоизмерительные приборы, серия 1, Центральный отраслевой орган НТИ Экое, М., 1988 г.
4Л.В.Орлов, А.А.Шабров Расчет и проектирование антенн гидроакустических рыбо-поисковых станций, М., Пищевая промышленность, 1974 г.
5В.И.Бородин и др. Гидроакустические навигационные средства. Л., Судостроение, 1983 г.
Источники информации