РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАССТОЯНИЙ

Полезная модель радиолокационного измерителя расстояний относится к области радиоизмерительной техники и может быть использована в радиолокации, в частности, радиовысотометрии.
На летательных объектах широко используются радиолокационные высотомеры, основанные на измерении времени запаздывания сигнала, отраженного от поверхности земли, относительно зондирующего:
где, Н - высота,
с -скорость распространения электромагнитных колебаний.
З
Импульсные радиовысотомеры (РВ) измеряют время запаздывания непосредственно, а РВ с частотной модуляцией (ЧМ) измеряют время τ косвенным образом, через определение разностной частоты зондирующего и отраженного сигналов.
Недостатком известных РВ как при импульсном, так и непрерывном излучении является их сложность, вызванная наличием модулирующих устройств, устройств генерации СВЧ излучений, устройств приема, обработки и слежения.
В то же время для сверхлегких летательных аппаратов требуется простой, недорогой и легкий РВ.
Целью заявляемой полезной модели радиолокационного измерителя расстояний является упрощение устройства.
Поставленная цель достигается тем, что функции приема и передачи совмещены в одном и том же широкополосном сверхвысокочастотном (СВЧ) усилителе, а такие устройства как модулятор, преобразователь частоты, смеситель - отсутствуют.
Предлагаемый измеритель (рис.1) состоит из последовательно соединенных приемной антенны 1 с коэффициентом усиления Ка,
широкополосного СВЧ усилителя 2, с коэффициентом Кус, передающей (излучающей) антенны 3, направленного ответвителя (делителя мощности) 4, частотного детектора 5, усилителя-формирователя 6, измерителя периода (частоты) 7. Полосовые фильтры 8, которые могут включаться между приемной антенной 1 и входом широкополосного СВЧ усилителя 2, а также между выходом вышеупомянутого усилителя и излучающей антенной 3 предназначены для увеличения помехозащищенности измерителя и исключения внеполосного излучения - соответственно. Полоса пропускания фильтров 8 и широкополосного усилителя 2 должна быть не менее
З.min
где, τ - минимальная временная задержка в системе: широкополосный усилитель 2, полосовой фильтр 8, излучающая антенна 3, пространство распространения радиоволн от излучающей антенны 3 до поверхности 9 отражения, приемная антенна 1, полосовой фильтр 8.
Работает измеритель следующим образом: при включении питания на выходе усилителя 2, и, следовательно, на выходе излучающей антенны 3 появляется шумовой сигнал, который излучается по направлению к отражающей поверхности 9. Если результирующий коэффициент усиления системы:
где, β - ослабление сигнала при прохождении расстояния 2Н,
ρ - коэффициент отражения поверхности
То в системе резко увеличивается уровень генерируемой мощности усилителя 2, а сигнал из шумового преобразуется в фазо-частотно модулированный. Спектральные составляющие такого сигнала расположены на частотах, кратных:
кв.мод
где, f - частота квазимодуляции фазо-частотно модулированного сигнала на выходе усилителя 2.
Часть выходной мощности усилителя 2 ответвляется через направленный ответвитель (делитель) мощности 4 и поступает на частотный детектор 5, где происходит выделение частоты квазимодуляции; частотный детектор может быть выполнен любым подходящим способом, в простейшем случае - это последовательное соединение фильтра верхних или нижних частот и детектора огибающей. Выход ЧД 5 через усилитель-ограничитель (усилитель-формирователь) 6 соединен с измерителем периода (частоты) 7, выход которого является выходом измерителя расстояний.
Предлагаемый измеритель прошел экспериментальную проверку на λ=3 см (широкополосный усилитель - два последовательно соединенных прибора УК3-18) и на λ=7 см (широкополосный усилитель - три последовательно соединенных прибора М42111 НПО «ИСТОК»)
З.min
На современном этапе в качестве широкополосного усилителя удобно применить монолитные интегральные СВЧ микросхемы, например, производимые фирмой Тусо Electronics M/A-COM и др. Широкополосный усилитель 2 с целью увеличения помехозащищенности, а так же в случае затруднений при выполнении усилителя непосредственно в заданном частотном диапазоне, например, (4,2÷4,4) ГГц может быть выполнен в соответствии с функциональной схемой (Н.И.Чистяков. Радиоприемные устройства. М.: Советское радио. Библиотека радиоинженера. выпуск 15. стр.30), представленной на рис.2. Сигнал с приемной антенны 1 (или с выхода полосового фильтра 8) поступает на однополосный преобразователь 10 частоты с выделением нижней боковой полосы, с выхода которого сигнал поступает на фильтр нижних частот с усилителем 11 с полосой частот 0÷(1\τ) после чего сигнал поступает на однополосный преобразователь 12 частоты с выделением верхней боковой полосы. Поскольку для обоих преобразователей 10 и 12 частоты гетеродина являются общими, то фазовые соотношения во входном и выходном сигнале не изменяются, а усиление сигнала происходит в области низких частот усилителем 11. В частности в качестве усилителя 11 может быть применен логарифмический усилитель типа AD 8330 и др.
Предлагаемый измеритель отличается функциональной простотой, вызванной отсутствием устройств формирования зондирующего сигнала, отсутствием высокого уровня СВЧ сигнала при отсутствии радиолокационного контакта с отражающей поверхностью (излучаются только шумы малого уровня усилителя) и может найти применение в радиовысотомерах малых высот, устройствах предупреждения столкновений и т.д.
Предлагаемый радиолокационный измеритель отличается предельной простотой, может быть выполнен в едином моноблоке и применен в радиолокации, авиации, космической технике, железнодорожном и др. видах транспорта, например, в схемах предупреждения столкновений.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А.Двинских. Измерение параметров усилителей с применением режима самовозбуждения.» М. Сов. Радио». 1965 г
2. Н.И.Чистяков. Радиоприемные устройства. М. «Сов. Радио». 1962 г