СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЕЩЕСТВА
METHOD FOR REMOTE DETECTION OF SUBSTANCE

Предлагаемый способ относится к физическим измерениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявленных для исследования веществ, а также поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения наркотиков, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п., и может найти применение в аэропортах, таможенных терминалах, блокпостах, автопарковках, железнодорожных вокзалах и т.п.
Известны способы дистанционного обнаружения вещества (патенты РФ №№2.128.832, 2.148.817, 2.150.105, 2.161.300, 2.165.104, 2.179.716, 2.185.614, 2.226.686, 2.244.942, 2.249.202, 2.308.734, 2.340.913; патенты США №4.756.866, 5.986.455, 6.194.898, 6.392.408; патенты Великобритании №2.159.626, 2.254.923, 2.289.344, 2.293.885; Гречишкин В.Д. и др. Локальный ЯКР в твердых телах. Успехи физических наук, 1993, т.163, №10; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. СПб, 2007, с.446-467 и др.).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ дистанционного обнаружения вещества» (патент РФ №2.308.734, G01R 33/20, 2006), который и выбран в качестве прототипа.
В указанном способе отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с отраженным сигналом с правой круговой поляризацией, выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде.
up
c
з1
В известном способе для приема отраженных сигналов с левой круговой поляризацией используется супергетеродинный приемник, в котором одно и то же значение промежуточной частоты w может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах w и w, т.е.
c
г1
up
г1
з1
up
w-w=w и w-w=w.
c
з1
c
up
г1
пр
Следовательно, если частоту настройки w принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота wкоторого отличается от частоты w на 2w и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина w (фиг.2). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость супергетеродинного приемника.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнений условия
<mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><mo>±</mo><mi>m</mi><msub><mi>w</mi><mrow><mi>к</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>±</mo><mi>n</mi><msub><mi>w</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
,
ki
где w - частота i-го комбинационного канала приема;
m, n, i - целые положительные числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты
к1
г1
up
к2
г1
up
w=2w-w и w=2w+w.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.
г1
г1
г1
г2
пop
г1
г2
Поставленная задача решается тем, что согласно способа дистанционного обнаружения вещества с использованием дистанционного возбуждения электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе и с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, при этом возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый возбуждающий электромагнитный сигнал по поляризации на частоте магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции, осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональном глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием частоты w первого гетеродина, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, а затем выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте w первого гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте w первого гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, отличается от ближайшего аналога тем, что отраженный сигнал с левой круговой поляризацией одновременно преобразуют по частоте с использованием частоты w второго гетеродина, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, перемножают его с первым напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением U и в случае его превышения разрешают дальнейшую обработку принимаемых сигналов, которую начинают с перемножения первого напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризацией, причем частоты w и w первого и второго гетеродинов разносят на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
up
w-w=2w
c
и выбирают симметричными относительно частоты w основного канала приема
c
г1
г2
c
up
w-w=w-w=w.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг.2.
Устройство содержит последовательно включенные генератор 3 импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 4, передатчик 2, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 4, и передающую антенну 1, последовательно включенные первую приемную антенну 5, первый приемник 6, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, накопитель 7, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, и блок регистрации 22, последовательно включенные вторую приемную антенну 13, второй приемник 14, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, первый смеситель 15, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 16, первый усилитель 17 промежуточной частоты, второй ключ 28, перемножитель 18, узкополосный фильтр 19, фазовый детектор 20, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 16, и блок 21 сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока 22 регистрации, последовательно подключенные к четвертому выходу синхронизатора 4 блок 11 временной задержки и первый ключ 12, второй вход которого соединен с выходом второго приемника 6, а выход подключен к второму входу перемножителя 18, последовательно подключенные к выходу второго приемника 14 второй смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 24, второй усилитель 25 промежуточной частоты, коррелятор 26, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 17 промежуточной частоты, и пороговый блок 27, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 28.
Передающая антенна 1, приемные антенны 5 и 13 образуют антенный блок 10. Кроме того, устройство содержит исследуемое вещество 8 и наркотическое вещество 9, помещенное в укрывающую среду. Передатчик 2, приемники 6 и 14 снабжены поляризаторами.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, может работать в двух режимах.
Первый режим основан на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в исследуемом веществе с последующим измерением частоты отклика.
Второй режим основан на электромагнитном радиолокационном зондировании плоскополяризованной волной предполагаемого места закладки наркотического вещества, упакованного в неметаллическую оболочку и размещенного в укрывающей среде, с последующим измерением сдвига фаз между двумя отраженными составляющими, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля.
1
1
1
1
В первом режиме импульсы с частотой заполнения w и (w-w), формируемые в генераторе 3 импульсов, поступают на передатчик 2 и излучаются передающей антенной 1 в направлении исследуемого вещества 8. Последнее может располагаться, например, на теле человека под его одеждой. Передающая 1 и приемные 5, 13 антенны выполнены, например, в виде рупорных антенн, которые снабжены поляризаторами. Сигнал на передающую антенну 1 поступает с круглого волновода, на который в свою очередь с передатчика 2 подаются две ортогональные (по поляризации) составляющие, одна на частоте w, а другая - на частоте (w-w), в результате чего излучаемая антенной 1 волна будет модулирована по поляризации с частотой магнитного резонанса w.
Исследуемое вещество 8, облученное электромагнитной волной, содержащей составляющую на частоте магнитного резонанса w, возбуждается и по окончании импульса облучения излучает сигнал отклика на этой же частоте. Сигнал отклика принимается приемной антенной 5, содержащей четыре ферритовых стержня диаметром 8 мм и длиной 138 мм, при этом на стержни намотаны катушки индуктивности, содержащие по 20 витков и соединенные параллельно. Работой устройства управляет синхронизатор 4.
Сигнал с приемной антенны 5 поступает на приемник 6, на который поступает также опорное напряжение с выхода синхронизатора 4, запирающее приемник 6 на время излучения импульсов. С выхода приемника 6 сигнал поступает на накопитель 7, где сигналы постепенно накапливаются, что позволяет увеличить дальность от приемной антенны 5 до исследуемого вещества 8 в 2-3 раза. На накопитель 7 поступает также опорное напряжение, обеспечивающее синхронизацию накапливаемых импульсов.
1
В случае модуляции по поляризации излучаемого сигнала с частотой w, равной частоте магнитного резонанса исследуемого вещества 8, при частоте излучаемого сигнала w>w, вектор напряженности Н магнитного поля излучаемого электромагнитного сигнала содержит составляющую
<mrow><mover accent="true"><mi>H</mi><mo>¯</mo></mover><mo>=</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><msub><mi>w</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mrow><mo>(</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mi>S</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mi>w</mi><mo>⋅</mo><mi>t</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mi>w</mi><mo>⋅</mo><mi>t</mi></mtd></mtr></mtable><mo>)</mo></mrow></mrow>
.
<mover accent="true"><mi>H</mi><mo>¯</mo></mover>
<mrow><mover accent="true"><mi>H</mi><mo>¯</mo></mover><mo>'</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>H</mi><mo>¯</mo></mover><mo>'</mo><mo>'</mo></mrow>
1
1
1
1
Исследуемое вещество 8 будет активно взаимодействовать с магнитным полем
на частоте w (Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. СПб-ГТУ, 2001). Поскольку частота w может быть выбрана достаточно высокой w>w, то в этом случае реализации передающая антенна 1 может быть осуществлена, например, с помощью техники антенн сверхвысоких частот (СВЧ), на которую модулированный по поляризации сигнал поступает из круглого волновода, на который, в свою очередь, поступают две линейно-поляризованные ортогональные волны
и
, частоты которых равны соответственно w и (w-w).
Переход на частоту возбуждающего излучения в диапазоне СВЧ позволяет обеспечить «дальнюю зону» для излучаемого электромагнитного сигнала уже при дальности в несколько десятков сантиметров. В результате на расстояниях порядка нескольких метров от излучателя обеспечивается уровень электромагнитного излучения, достаточный для возбуждения резонанса в веществе.
Во втором режиме генератор 3 импульсов формирует зондирующий сигнал
1
1
1
1
1
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤T,
1
1
1
1
где U, w, φ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала (импульса),
который поступает на вход передатчика 2, где он приобретает плоскую поляризацию. Указанный сигнал через передающую антенну 1 излучается в направлении поверхности укрывающей среды, под которой может находиться наркотическое вещество 9.
Обнаружение наркотических веществ в укрывающих средах осуществляется оператором путем перемещения антенного блока 10 над предполагаемым местом закладки наркотического вещества 9. При этом в укрывающей среде создается электромагнитное поле путем его электромагнитного зондирования. При достижении зондирующим сигналом наркотического вещества происходит его частичное отражение в сторону поверхности укрывающей среды.
Когда плоскополяризованная электромагнитная волна отражается от наркотического вещества 9, на которое воздействует внешнее магнитное поле Земли, то она разделяется на две независимые составляющие, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля. На частотах дециметрового диапазона обе составляющие имеют круговую поляризацию. Наркотическое вещество 9 имеет отличные от укрывающей среды электрические параметры (проводимость и диэлектрическую проницаемость).
Обе волны отражаются и распространяются с различными скоростями, вследствие чего фазовые соотношения между этими волнами изменяются. Это явление обычно называют эффектом Фарадея, из-за которого отраженный сигнал испытывает вращение плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации, который определяется разной скоростью распространения и отражения сигналов с правой и левой круговой поляризацией от наркотического вещества, находится из соотношения
<mrow><mi>δ</mi><mi>Z</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mi>п</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>ϕ</mi><mi>л</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
п
л
φ, φ - фазовые запаздывания отраженных сигналов с правой (вращение плоскости поляризации по часовой стрелке) и левой (вращение плоскости поляризации против часовой стрелки) круговой поляризации соответственно.
Отраженный сигнал улавливается приемными антеннами 5 и 13. При этом приемная антенна 5 восприимчива только к отраженному сигналу с правой круговой поляризацией, а приемная антенна 13 - только к отраженному сигналу с левой круговой поляризацией.
На выходе приемников 6 и 14 образуются следующие сигналы:
п
п
1
п
u(t)=U·Cos[(w±Δw)t+φ],
л
л
1
л
1
u(t)=U·Cos[(w±Δw)t+φ], 0≤t≤T,
где индексы «п» и «л» относятся соответственно к сигналам с правой и левой круговой поляризацией;
±Δw - нестабильность несущей частоты, обусловленная некогерентным отражением и другими дестабилизирующими факторами.
п
Сигнал u(t) с выхода приемника 6 через ключ 12 поступает на первый вход перемножителя 18. Чтобы измеряемая разность фаз соответствовала глубине h залегания наркотического вещества 9, перемножитель 18 стробируется по времени с помощью ключа 12, на управляющий вход которого поступают стробирующие импульсы, формируемые блоком 11 временной задержки. Последний управляется синхронизатором 4. Временная задержка импульсов определяется глубиной h залегания наркотического вещества 9 в укрывающей среде. При изменении глубины меняется и время задержки.
л
Отраженный сигнал u(t) с выхода приемника 14 поступает на первые входы первого 15 и второго 23 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения первого 16 и второго 24 гетеродинов соответственно
г1
г1
г1
г1
u(t)=U·Cos(wt+φ),
г2
г2
г2
г2
u(t)=U·Cos(wt+φ).
г1
г2
Причем частоты w и w первого 16 и второго 24 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
up
w-w=2w
c
и выбраны симметричными относительно частоты w основного канала приема (фиг.2)
c
г1
г2
c
up
w-w=w-w=w.
Это обстоятельство приводит к удвоению количества дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов, на выходе смесителей 15 и 23 образуются напряжения комбинационных частот.
Усилителями 17 и 25 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>±</mo><mi>Δ</mi><mi>w</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>±</mo><mi>Δ</mi><mi>w</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
1
, 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mi>л</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mi>л</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
;
up
c
г1
г2
c
w=w-w=w-w - промежуточная (разностная) частота;
up1
л
г1
up2
г2-
л
φ=φ-φ; φ=φφ,
пop
пop
up1
up2
c
пop
пop
up1
которые поступают на два входа коррелятора 26. Последний представляет собой последовательно соединенные перемножитель и фильтр нижних частот. На выходе коррелятора 26 образуется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением U в пороговом блоке 27. Пороговый уровень U превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(τ). Так как канальные напряжения u(t) и u(t) образуются одним и тем же отраженным сигналом, принимаемым по двум каналам на одной и той же частоте w основного канала (фиг.2), то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция достигает максимального значения и превышает пороговый уровень U в пороговом блоке 27. При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 27 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 28, открывая его. В исходном состоянии ключ 28 всегда закрыт. При этом напряжение u(t) с выхода первого усилителя 17 промежуточной частоты через открытый ключ 28 поступает на второй вход перемножителя 18. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение
<mrow><msub><mi>u</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mi>п</mi></msub><mo>+</mo><mi>Δ</mi><mi>ϕ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
1
, 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mi>п</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>;</mo></mrow>
где
2
K - коэффициент передачи перемножителя;
п
л
Δφ=φ-φ - разность фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией,
г1
которое выделяется узкополосным фильтром 19 и поступает на первый вход фазового детектора 20, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина u(t). На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение
н
н
u(Δφ)=U·CosΔφ,
<mrow><msub><mi>U</mi><mi>н</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>K</mi><mn>3</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
3
K - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональное измеряемому сдвигу фаз Δφ.
Это напряжение сравнивается в блоке 21 сравнения с эталонным напряжением.
э
э
э
э
u(Δφ)=U·CosΔφ,
э
где Δφ - неизменяемый фазовый сдвиг, получаемый при зондировании укрывающей среды при отсутствии наркотического вещества 9.
Сдвиг фаз Δφ определяется частотой зондирующего сигнала и электрическими параметрами укрывающей среды. Этот сдвиг фаз остается неизменным при зондировании укрывающейся среды в отсутствие наркотических средств.
н
э
э
Если u(Δφ)≈u(Δφ), то в блоке 21 сравнения не формируется постоянное напряжение.
н
э
э
При u(Δφ)>u(Δφ) в блоке 21 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на второй вход блока 22 регистрации. Причем факт регистрации этого напряжения свидетельствует о наличии наркотического вещества в данной укрывающей среде.
c
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных сигналов по основному каналу на частоте w (фиг.2).
з1
Если ложный сигнал (помеха) поступает по первому зеркальному каналу на частоте w
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
з1
, 0≤t≤T,
то на выходе смесителей 15 и 23 образуются следующие напряжения:
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>3</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>p</mi><mn>3</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>3</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>4</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>4</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>3</mn><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>4</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
з1
, 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>3</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>4</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
;
up
г1
з1
w=w-w - промежуточная частота;
up
г2
з1
3w=w-w - утроенное значение промежуточной частоты;
up3
г1
з1
up4
г2
з1
φ=φ-φ; φ=φ-φ.
up3
з1
Однако только напряжение u(t) выделяется первым усилителем 17 промежуточной частоты. На выходе коррелятора 26 в этом случае напряжение отсутствует, ключ 28 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте w, подавляется.
з2
Если ложный сигнал (помеха) поступает по второму зеркальному каналу на частоте w
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
з2
, 0≤t≤T,
то на выходе смесителей 15 и 23 образуются следующие напряжения:
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>5</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>p</mi><mn>5</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>3</mn><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>5</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>6</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>p</mi><mn>6</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>6</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
з2
, 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>5</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>6</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
;
up
з2-
г1
3w=ww - утроенное значение промежуточной частоты;
up
з2-
г2
w=ww - промежуточная частота;
up5
з2-
г1
up6
з2-
г2
φ=φφ; φ=φφ.
up6
з2
Однако только напряжение u(t) выделяется вторым усилителем 25 промежуточной частоты. На выходе коррелятора 26 в этом случае напряжение также отсутствует, ключ 28 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте w, подавляется.
k1
k2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте w, по второму комбинационному каналу на частоте w и по любому другому дополнительному каналу.
з1
з2
up3
up6
з1
з2
з1
з2
up3
up6
пop
з1
з2
Если ложные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому w и второму w зеркальным каналам, то усилителями 17 и 25 промежуточной частоты выделяются напряжения u(t) и u(t) соответственно, на выходе коррелятора 26 появляется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции. Но ключ 28 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что разные ложные сигналы (помехи) u(t) и u(t) принимаются на разных частотах w и w. Поэтому между канальными напряжениями u(t) и u(t) существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 26 в этом случае не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U в пороговом блоке 27, ключ 28 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому w и второму w зеркальным каналам, подавляются.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по двум другим дополнительным каналам.
Предлагаемый способ обеспечивает поиск и обнаружение наркотических веществ, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п.
г1
При этом предлагаемый способ позволяет повысить достоверность поиска и обнаружения и разрешающую способность по глубине при определении местоположения наркотических веществ, находящихся в укрывающих средах. Это достигается за счет использования поляризационной селекции и устранения неоднозначности фазовых измерений, что обеспечивается тем, что фазовые измерения осуществляются между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией, а не между зондирующим и отраженным сигналами. При этом фазовый сдвиг между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией измеряется на стабильной частоте w первого гетеродина. Поэтому процесс измерения фазового сдвига Δφ инвариантен к нестабильности несущей частоты отраженного сигнала, возникающей при некогерентном отражении сигнала от наркотического вещества и других дестабилизирующих факторах, что позволяет повысить точность измерения фазового сдвига Δφ и, следовательно, точность определения местоположения наркотических веществ.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным каналам и комбинационным каналам, за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов.