МАЛОГАБАРИТНЫЙ РАДИОЗОНД

Техническое решение (полезная модель) относится к измерительной технике, в частности, к конструкции аэрологического радиозонда (АРЗ), предназначенного для контактных измерений параметров атмосферы, измерений вертикального профиля метеорологических величин (температуры, влажности, давления, скорости и направления ветра), цифровой обработки измеренных величин и передаче телеметрической информации на наземную мобильную радиолокационную станцию (РЛС) сопровождения.
Известен радиозонд, содержащий датчики температуры, влажности, сверхгенераторный приемопередатчик, антенну, коммутатор, измерительный преобразователь, опорный резистор, формирователь определения канала измерения, формирователь импульсов с генератором частоты, стабилизаторы напряжений и тока. [1].
Недостатком конструкции этого радиозонда является использование сверхгенераторного приемопередатчика с нестабильным временем отклика на запросный импульс, что повышает погрешность измерения дальности; использование внешней антенны, что увеличивает габаритные размеры; отсутствие стабилизации частоты сверхвысокочастотного передатчика, что приводит к значительным помехам для других радиосистем.
Известен радиозонд, содержащий приемопередатчик, микроконтроллер, аналоговые и цифровые датчики, антенну. [2].
Недостатком данного радиозонда является ограничение функциональных возможностей и эффективности, обусловленное большими габаритными размерами, низким уровнем электромагнитной совместимости (ЭМС), ограниченным числом датчиков, ограниченным объемом информации при обработке данных.
Известны радиозонды фирмы VAISALA, в которых используются емкостные чувствительные элементы для преобразования температуры, влажности и атмосферного давления в частотные телеметрические сигналы. [3].
Недостатком измерительных устройств этих радиозондов является схемная сложность, т.к. требуется высокая чувствительность измерения емкости.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является универсальный малогабаритный радиозонд, содержащий приемопередатчик, микроконтроллер, высокостабильный синтезатор частоты, интерфейс, аналоговые и цифровые датчики, приемник ГЛОНАСС и приемник GPS, антенну [4].
Недостатком конструкции данного радиозонда является использование микроконтроллера, приемо-передатчика и синтезатора частоты в виде отдельных узлов, что увеличивает габаритные размеры и энергопотребление. Также недостатком радиозонда является зависимость алгоритма работы от запросного импульса, в связи с чем в составе радиозонда обязательно должен присутствовать приемник, что усложняет конструкцию, увеличивает габаритные размеры, уменьшает возможное время передачи сигнала от зонда к станции сопровождения.
Задача полезной модели - создание конструкции радиозонда, способного работать с мобильным вариантом наземной радиолокационной станции сопровождения, уменьшение габаритных размеров, уменьшение энергопотребления, повышение уровня ЭМС, увеличение достоверности передаваемых данных.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что микроконтроллер и передатчик конструктивно выполнены в виде одной микросхемы. Приемник системы глобального позиционирования (например, приемник ГЛОНАС и/или GPS), аналоговые и цифровые датчики, интерфейс соединены с микроконтроллером, усилитель соединен с передатчиком.
На фиг.1 изображен малогабаритный радиозонд для работы с мобильной радиолокационной станцией сопровождения, где 1 - передатчик, 2 - микроконтроллер, 3 - приемник системы глобального позиционирования, 4 - антенна для приема сигналов от системы позиционирования, 5 - аналоговые датчики, 6 - цифровые датчики, 7 - усилитель, 8 - антенна, 9 - интерфейс.
Малогабаритный радиозонд содержит передатчик 1, в который встроен микроконтроллер 2 (выполнен в одном корпусе с передатчиком). Подобная конструкция позволяет уменьшить габаритные размеры радиозонда и повысить уровень ЭМС. Интерфейс 9 позволяет программно перенастраивать режимы работы радиозонда. Интерфейс 9 обеспечивает увеличение объема информации при обработке данных, осуществляет настройку на конкретный тип датчика, что, в свою очередь, позволяет подключить к радиозонду несколько датчиков различного назначения, как аналоговых 5, так и цифровых 6. Приемник системы глобального позиционирования 3 позволяет определить координаты радиозонда через системы позиционирования (ГЛОНАС и/или GPS). Приемник системы позиционирования 3, аналоговые 5 и цифровые 6 датчики, интерфейс 9 соединены со встроенным микроконтроллером 2. Передатчик 1 соединен с выходным усилителем 7, к которому подключается внешняя антенна 8, расположенная в нижней части радиозонда. К приемнику системы глобального позиционирования 3 подключена антенна 4 для приема сигналов со спутников систем позиционирования. Антенна 4 расположена в верхней части радиозонда.
Устройство работает следующим образом.
На микроконтроллер непрерывно поступает информация с внешних датчиков о параметрах атмосферы; поступает информация о местоположении устройства с приемника системы глобального позиционирования. Микроконтроллер циклично обрабатывает полученную информацию по заранее запрограммированному алгоритму и формирует пакет данных для передачи. Передатчик формирует радиосигнал, соответствующий установленному типу модуляции. Радиосигнал поступает на усилитель, далее излучается антенной в пространство. Наземная мобильная радиолокационная станция сопровождения, находясь в радиусе излучения сигнала малогабаритным радиозондом, принимает и обрабатывает радиосигнал. Алгоритм обработки информации от датчиков может содержать дополнительные функции: накопление, усреднение, корректировка, помехоустойчивое кодирование.
Предложенная конструкция позволяет повысить эффективность радиозонда за счет снижения энергопотребления, уменьшения габаритных размеров, повышения уровня ЭМС, позволяет работать с наземной мобильной радиолокационной станцией сопровождения.
Источники информации:
1. Патент РФ №59845, кл. G01W 1/08.
2. Патент РФ №63551, кл. G01W 1/08.
3. Патент РФ №2363967, кл. G01W 1/08.
4. Патент РФ №103195, кл. G01W 1/08 - прототип.