Устройство для определения расстояния до источника излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1) зоз 6 5 12 ГОСУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ЕН ИСАНИЕ ИЗО АТЕНТУ е: определение расстоязлучения. Сущность изово содержит приемник 1, ммарно-разностный блок литуд сигналов, умножинхронизации, таймер 8, объекта, интегратор 9. 2(54) УСТРОЙСТ 8 РАССТОЯНИЯ ДО НИЯ(57) Использованиния до источника ибретения:устройст блок 2 памяти, су3, делитель 4 амп тель 5, блок 6 си датчик 7 скорости ил. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЧНИКА ИЗЛУЧЕИзобретение относится к радиотехникеи может использоваться при радиоиэмерениях для определения дальности источникаизлучения в дальней зоне.Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых расстояний доисточника и повышение точности измерения.На фиг. 1 показано взаимное расположение источника излучения и приемника сизмерительным устройством в последовательные моменты времени по мере приближения приемника (антенны) к источнику, где0 - положение источника излучения,- первое (исходное) положение приемника, И -второе положение приемника, И - третьеположение приемника, и-и-е положениеприемника, на фиг. 2 приведена функциональная схема устройства,Устройство содержит приемник 1, блок2 памяти, суммарно-разностный блок 3; делитель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5,блок 6 синхронизации, датчик 7 скорости,Блок 6 синхронизации выполнен в виде таймера 8, связанного прямой и обратнойсвязью с интегратором 9.Вход приемника 1 (его антенна) - входустройства, первый выход приемника 1 соединен с входом блока 2 памяти, выход приемника 1 соединен с входом блока 2 памяти,выход которого соединен с первым входомсуммарно-разностного блока 3, второй входкоторого соединен с вторым выходом приемника 1. Суммарный и разностный выходысуммарно-разностного блока 3 соединены свходами делителя 4, выход которого соединен с первым входом умножителя 5. Третийвыход приемника 1 соединен с первым входом таймера 8, выходы которого соединеныс управляющими входами приемника 1,блок 2 памяти, суммарно-разностного блока3, делителя 4. Выход умножителя 5 являетсявыходом устройства. Датчик 7 скорости перемещения объект а подключен к входу интегратора 9, выход которого соединен свторым входом умножителя 5.Устройство работает следующим образом,В положение(фиг.1) в блоке 2 памятизапоминается исходное значение амплитуды сигнала, пропорциональное напряженности поля в тЛ, равное (в дальнем поле)Е 1= Ео(В 1+ ЬВ 1)1,где Е 1 - напряженность поля в тЛ;Ео - напряженность поля источника излучения )в т.О);В 1+ ЬВ 1 - расстояние отт. Одо тЛ(В 1- расстояние от т.О до точки, расположенной посредине между т. и И); 2 Ь В 1 - расстояние от т, до т.1.По мере приближения к источнику приемник 1 (антенна) последовательно попадает в тЛ(фиг.1),И и т.д. до точки п,Положение т. И,И и т,дт,е, тех точек,где берутся отсчеты амплитуд, в каждом случае определяется рядом факторов. в частности необходимой частотой отсчетов,предельно допустимой начальной погреш 10 ностью измерения дальности (В 1) и задается таймером 8 блока 6 синхронизации.Отсчет в тЛ (с выхода приемника 1)Ег = Ео(В 1- Ь В 1) .Отношение напряженностей в т.И (не 15 посредственно с выхода приемника 1) и т,(запомненное с блока 2 памяти)Ег В 1+ЬВ 1- Ж 520и, следовательно,дальность В 1 = к, Ь В 1К+1где 2 Ь В 1 - расстояние между тЛ и И,Однако для повышения разрешающейспособности измерений следует измерять отношение суммы напряженностей (или напряжений сигналов, измеренных в разных точках, например т. и И) к их разности (сум ма и разность - на выходе суммарно-раэностного блока 3, их отношение образуется в. делителе 4)Ег+Е 1 35, 1 Ег - Е или, подставляя значения Е 1 и Ег, получимВ 1 40 К 1 УВ откуда В 1 = к 1 ЬйРазрешающая способность измерения 5 определяется величиной, производной отсчета (К или К 1) по ВаК 1К= ОВ 1 - ХВ 1,50 ИК 2 ЬВ 2 ЬВт.е, разрешающая способность при суммарно-разностной обработке выше, чем при непосредственном вычислении й из отношения уровней сигналов в соответствующих точках.При отсчете в тЛИ и аналогичном определении отношения суммы напряженностей в тЛИ ик их разности получим йг- Кг ЖЬ1-э+ Е 1 гдеЙ - расстояние от т.О до середины расстояния между тЛ и И 1; 2 ЬЙ - расстояние между тЛ и И 1; Кг - отношение суммы напряженностей в тЛ И и 1 к их разности (напряженность в т,1 - запомненная, в тЛИ - текущая, с выхода приемника 1).Затем аналогично определяется дальность по отсчетам в тЛЧ и т.д, до т.п, которые определяются условиями решаемой практической задачи,Отношение суммы напряженностей к их разности определяется в делителе 4, вычисление В производится в умножителе 5,Таким образом, в положении(фиг.1) по сигналу с выхода приемника 1, поступающему на вход блока 6 синхронизации, включаются таймер 8 и интегратор 9, На управляющие входы приемника 1 и блок 2 памяти от таймера 8 поступают управляющие сигналы, по которым в блоке 2 памяти запоминается значение амплитуды сигнала в тЛ (фиг.1). В интеграторе 9 по значению скорости приближения объекта с устройством к источнику излучения, поступающему от датчика 7 скорости перемещения объекта, непрерывно вычисляется текущее значение 2 Ьй - расстояние от исходного положения 1(фиг,1), Через установленные в таймере 8 интервалы времени по его сигналам в т.1, 11, И и т,д. значения ЬЙ поступают в умножитель 5 с выхода интегратора 9, Одновременно в этих же т. 1, И, И 1 и т.д. от таймера 8 поступают управляющие сигналы на управляющие входы соответственно приемника 1, блока 2 памяти, суммарно-разностного блока 3, делителя 4. Эти сигналы обеспечивают выборку и поступление значений амплитуд сигнала с выхода приемника 1 на вход суммарно-раэностного блока 3, запомненное в т,1(фиг,1) значение амплитуды сигнала с выхода блока 2 памяти поступает в суммарно-раэностный блок 3, результат вычисления суммы и разности из суммарно-разностного блока 3 - в делитель 4 и результат деления - в умножитель 5, на выходе которого получают значение расстояния до источника,Относительная ошибка измерения расстояния определяется соотношениемд В "удд Е,где й - расстояние дс источника;10 2 Ь Й - расстояние между точками приема;д Е - относительная ошибка определяе. мой амплитуды приемником 1;д Я - относительная ошибка определе 15 ния расстояния.Из сказанного следует, что по мере приближения к источнику отношение й/ЬЯуменьшается, так как расстояние Й уменьшается (йл Йэйгйф а Л Я увеличива 20 ется.Из соотношения для д Я следует, чтод й при приближении к источнику уменьшается, т.е. точность определения существен-но увеличивается. Это увеличение точности25 (уменьшение д й) по мере приближения кисточнику пропорционально квадратууменьшения, так как при уменьшении й в араз Л й увеличивается также в е раз и врезультате д Й уменьшается в щ раэ.30 П р и м е р, При допустимой ошибкеопределения дальности д Й = 0,1 и д Й 0,01 допустимое отношение ЙИ й 10.Тогда в прототипе, где Ь Я - величина постоянная и равная 30 м, получаемймакс А Й 10 =. 300 м, т.е, расстояния,большие 300 м и достоверно не определяются.В описываемом устройстве в зависимости от условий решаемой задачи ЛЯ может быть выбрано достаточно большим дляопределения любой дальности с необходимой точностью.Порядок значений дальности Й определяется единицами метров, десятками-сотнями метров или единицами, десятками,сотнями километров, исходя иэ условий решаемой практической задачи, Так, при приближении к источнику, находящемуся нарасстоянии100 км, должно быть (при томже условии д Е 0,01 и требовании50 д Й 0,1) ЬЯ 10 км,Последующий (третий) отсчет сигналапри дальнейшем приближении к источникуможет быть через Ьйг 20 км, При этомполучим значение погрешностид й. = - д Е= - ОО 1=4 О.1820941 т,е, погрешность определения й при втором отсчете снизилась в 2,5 раза,)10дй 1/ дй 2 - ) по сравнению с пе е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых расстояний и повышения точности измерений. введены блок р памяти, умножитель, последовательно сое 5 диненные таймер и интегратор, выход которого соединен с входом таймера, и датчик скорости объекта, при этом вход блока памяти соединен с первым выходом приемника, выход - с первым входом10 суммарно-разностного блока, второй входкоторого соединен с вторым выходом приемника, суммарный и разностный выходы ,суммарно-разностного блока соединены с первым и вторым входами делителя ампли 15 туд сигналов, выход которого соединен спервым входом умножителя, третий выход приемника соединен с таймером, второй вход интегратора соединен с выходом датчика скорости Объекта, второй, третий, чет 20 вертый и пятый выходы таймера соединеныс управляющими входами приемника, блока памяти, суммарно-разностного блока и делителя амплитуды сигналов, а выход интегратора соединен с вторым входом25 умножителя, выход которого является вйходом устройства. вым отсчетом. Тем самым о требуемая точность (которая увеличивается с приближени практически при любых дальПри квадратичном закон ля (в ближней зоне) дальност из соотношения81 0 ЬВ 1,беспечивэется существенно м к источнику) ностях,убывания по- определяется К 1Е 2 + Е 1 Е 2- Е 1 изобре У Устройство ния до источни приемник, дел суммарно-разно для определения расстояа излучения, содержащее тель амплитуд сигналов стныйблок,отл ичающСоставитель Р.Казалотов ехред М,Моргентал Корректор М.Тка эктор каз 2042 ВНИИП ательский комбинат " г, Уж Производствен, ул,Гагарина,Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5