РАДИОДАЛЬНОМЕР
RADIO RANGE FINDER

Изобретение относится к радиолокации и дальнометрии и может быть использовано в высокоточных радиолокационных и лазерных дальномерах.
Известно устройство цифрового измерителя дальности (Молебный В.В. «Оптико-локационные системы: Основы функционального построения». - М., Машиностроение, 1981, стр. 52-56), состоящее из генератора тактовых импульсов, бистабильного мультивибратора, схемы совпадения, в котором пусковой и столовый импульсы поступают на мультивибратор так, что в промежутке между ними генерируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна измеряемому расстоянию до объекта. Этот импульс открывает схему совпадения для сигнала генератора тактовых импульсов, соответствующее число которых поступает на счетчик импульсов, и в дальнейшем отображается на цифровом индикаторе. Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения коротких импульсов, связанная с техническими ограничениями по повышению верхнего предела частоты следования тактовых импульсов.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство (Молебный В.В. «Оптико-локационные системы: Основы функционального построения». - М., Машиностроение, 1981, стр. 75-79), в котором реализован отсчет измеряемой величины длительности импульса, соответствующей дальности до объекта, выполняемый большое число раз с использованием двух близких частот счета. Известное устройство содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник и усилитель, а также блок выходной измерения временных интервалов и ряд дополнительных блоков. При этом в устройстве имеет место накопление результатов поправки к измерению, осуществляемое в течение большого числа периодов посылок импульсов к одному объекту, когда по процентному соотношению числа импульсных посылок, при которых показания счетчиков близких частот, определяемые за период посылки, отличаются на 1, и числа посылок, при которых показания счетчиков не отличаются друг от друга, определяется добавка к среднему числу счетных тактовых импульсов, укладывающихся в период одной посылки импульсов к объекту. К недостаткам известного устройства относится сложность схемотехнической реализации измерения длительности импульса таким способом и работа его, главным образом, лишь по одному объекту.
Цель настоящего изобретения - повышение точности измерения дальности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство-прототип, содержащее генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик, усилитель, приемник, блок выходной измерения временных интервалов, передающую и приемную антенны, введены формирователь временного интервала, первый и второй счетчики, компаратор числа счетных импульсов и блок управления.
В отличие от прототипа, где реализован способ последовательного прямого подсчета счетных импульсов с вычислением поправок за k счетных периодов, в предлагаемом устройстве с помощью введения формирователя временного интервала, первого и второго счетчика, компаратора числа счетных импульсов и блока управления реализован способ пропорционального расширения измеренного импульса с одновременным подсчетом счетных импульсов, легко осуществляемый при помощи не применявшегося ранее сочетания введенных элементов и связей между ними и обеспечивающий получение более высокой точности измерений длительности импульса, соответствующей дальности до объекта, без повышения частоты генератора тактовых импульсов.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявленного устройства; на фиг. 2 изображены эпюры напряжений на выходах отдельных блоков устройства.
Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, передатчик 3, усилитель 4, приемник 5, формирователь 6 временного интервала, первый 7 и второй 8 счетчики, компаратор 9 числа счетных импульсов, блок 10 выходной измерения временных интервалов, передающую 11 и приемную 12 антенны, блок 13 управления.
Работает устройство следующим образом.
С первого выхода генератора 1 тактовых импульсов сигнал поступает на делитель 2 частоты, затем на передатчик 3 и далее на передающую 11 антенну. Излученный сигнал, отраженный от объекта, принимается приемной 12 антенной, поступает на приемник 5 и далее на усилитель 4. Импульс запуска передатчика 3 с выхода делителя 2 поступает на второй вход формирователя 6 временного интервала, устанавливая его выход в состояние логической единицы, на первый же вход формирователя 6 временного интервала с усилителя 4 поступает ответный импульс от объекта, устанавливая его выход в состояние логического нуля. Таким образом, на выходе формирователя 6 временного интервала получаем импульс, представленный на фиг. 2а, длительность которого пропорциональна дальности до зондируемого объекта. Импульс с выхода формирователя 6 временного интервала поступает на вторые входы первого 7 и второго 8 счетчиков устройства. На первый вход второго 8 счетчика поступают счетные импульсы (fп, для срабатывания по переднему фронту) со второго выхода делителя 2 частоты тактовых импульсов, тогда как на первый вход первого 7 счетчика поступают счетные импульсы (fз, для срабатывания по заднему фронту) со второго выхода генератора 1 тактовых импульсов. Первый 7 счетчик начинает счет по заднему фронту импульса, идущего с формирователя 6 временного интервала, тогда как второй 8 счетчик начинает счет по переднему фронту данного импульса. Первый 7 и второй 8 счетчики прекращают счет, а затем с некоторой задержкой обнуляются по сигналу, поступающему на их третьи входы, со второго выхода компаратора 9 числа счетных импульсов. Этот сигнал компаратор 9 числа счетных импульсов вырабатывает при достижении равенства числа импульсов, поступивших на первый и второй входы компаратора 9 числа счетных импульсов соответственно с выходов первого 7 (фиг. 2в) и второго 8 (фиг. 2б) счетчиков. С первого выхода компаратора 9 числа счетных импульсов на второй вход блока 10 выходного измерения временных интервалов поступает расширенный в n раз импульс, соответствующий дальности до объекта (фиг. 2г). В блоке 10 выходного измерения временных интервалов по числу счетных импульсов, поступивших со второго 8 (фиг. 2б) счетчика, с учетом масштаба (коэффициента n) регистрируется численное значение длительности расширенного импульса, соответствующего дальности до зондируемого объекта. Масштаб (коэффициент n) расширения импульса дальности связан с соотношением между частотами счетных импульсов, поступающих на первые входы первого 7 и второго 8 счетчиков, формулой:
<mrow><mfrac><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>=</mo><mn>9</mn><mo>/</mo><mn>10</mn></mrow>
Таким образом, если, например, выбрать масштаб (коэффициент n) расширения импульса дальности равным 10, то между данными частотами должно быть установлено соотношение
. Для расширенного импульса, при одной и той же (неизменной) частоте счетных импульсов, измерение длительности будет проведено в 10 раз большим числом импульсов, чем для измерительного импульса, соответствующего реальной дальности. Таким образом, с уменьшением в n раз цены младшего разряда измерения временных интервалов (для расширенного импульса), получим соответствующее повышение точности измерения реальной дальности в n раз.
Блок 13 управления служит для запуска устройства в работу и для установки коэффициентов делителя 2 импульсов в соответствии с требуемым масштабом расширения импульса измерения дальности для случая нескольких переключаемых диапазонов шкалы дальности.
Заявленное устройство, по сравнению с прототипом, при небольших аппаратных затратах обеспечивает более высокую точность без повышения частоты генератора тактовых импульсов.