Способ определения дальности до источника грозового разряда

)ю 6 01 Я 13/9 В ДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР)(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ИСТОЧНИКА ГРОЗОВОГО РАЗРЯДА (57) Использование: пассивная радиолокация, Сущность изобретения: способ определения дальности источника грозового разряда включает прием сигнала атмосферика на магнитную и всенаправленную электрическую антенну на двух частотах, измерение отношений амплитуд огибающих сигналов, принятых каждой из антенн, и вычисление дальности по результатам измерений, 2 ил. 9 1) 4950031/О2) 28.06.91б) 30.08,93. Б1) ИнститутСССР2) В.А,Епане3) ИнститутН6) Патент СШ87 юл. %32радиотехники и э ктроники А ( ( е Р никовадиотехники и э ктрони Изоким сости точника грозовогохби 2,612, щ сигнала от и двух частот отношени огибающих я амплитуд цн принятых сигналов нием дальности до зряда. принимаетющую электромагщим вычисл грозового р ую составл нала на тех же частотах, измеря- ение амплитуд це =Ае 1/Ае 2 принятых электрических состав- вычисление дальности до источового разряда производят по 02 где 0 "оН ОЕ; С - скоро ния электромагнитного сНовым в предложе сравнению с прототипом СУ АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ М 4672305, кл. 6 01 3 13/95 бретение относится к радиотехнич с редствэм местоопределения, в часк средствам однопунктовой д л ьнометрии источников электрома гнитн х сигналов, и может быть использовано д я измерения дальности до источников г озовых разрядов на близких расстояниях ( т 5 до 70 км), в метеорологии для оперативн го наблюдения и местоопределения гроз вых очагов и в гражданской авиации для и вышения безопасности полетов,Цель изобретения - повышение точнос и однопунктовой дальнометрии источник в грозовых разрядов за счет исключения в ияния на результат дальнометрии соотноения спектральных составляющих излуч нного электромагнитного сигнала г озового разряда на выбранных частотах и тем использования для дальнометрии ами итуд как Н-составляющих, так и Е-составл ющих атмосферика на двух частотах.Поставленная цель достигается тем, что и способу определения дальности до ист чника грозового разряда, включающему п ием магнитной составляющей электромагнитного разряда на измерение = АН 2 АН 1 с последую источника электрическ нитного сиг ют отнош огибающих ляющих, а ника гроз формуле4, Сигн для обрабо рой каналы. 5. Сигнал с в ческом канале и гично. в третий и 6, В первом дят усиление и сигнала в высок диапазона часто 7. Во вторсв изводят усилени цию сигнала рабочего диапаз 8. На выходал с выхода инте тки параллельно ыхода усилителя в электриодают для обработки аналочетвертый каналы,и третьих каналах произвоузкополосную фильтрациюочастотной части рабочегот сигнала.и четвертом каналах прое и узкополосную фильтрав низкочастотной частиона частот сигнала,дого из четырех узко 50 е каж полосных фильтр ыделяют огибающую сигнала.9, Делят величину огибающей высокочастотного магнитного сигнала на величину огибающей низкочастотного магнитного сигнала,ов в зование для дальнометрии не только магнитного, но также электрического сигналаатмосферика, путем выделения узкополосных составляющих как магнитных, так иэлектрических сигналов на двух частотах, 5выделение огибающих указанных четырехузкополосных сигналов, деление величиногибающих магнитных сигналов один надругой, деление величин огибающих электрическихсигналов один на другой, перемножение полученных при этом значений, на,основании полученного результата принятие решения о дальности до источника грозового разряда,На фиг.1 представлена зависимостьОя --Оя - ОтО 1 АЕ 1 АН 22 л 11 1ХПРН Л " 22% " 200, КДЕ Г 1, ивсоответственно средние частоты низкочастотного и высокочастотного фильтров;Ае 1, Ае 2 - величины огибающих соответственно низкочастотного и высокочастотногоэлектрических сигналов; Ан 1, Ан 2 - величины огибающих,.соответственно низкочастотного и высокочастотного магнитныхсигналов,На фиг. 2 представлена блок-схема однопунктового дальномера. 3Предлагаемый способ включает следующую последовательность операций:1. Принимают сигнал атмосферика намагнитную антенну и всенаправленнуюэлектрическую антенну, 352. Усиливают полученные сигналы в Широкой полосе частот,3. Интегрируют сигнал в магнитном канале.гратора подают 40в первый и вто Ае ОН Г 1,2)КН 11)Р-Р 11)Х1+Х гд электрическая постоянна дух с РЩ-дипольный момент излучателя, зависящий от частоты 1;ОеГ) - действующая высота электрической антенны на частоте 1;Ке - коэффициент усиления усилителя электрического канала, включая выделение огибающей,ОН(Г; (р) - действующая высота магнитной антенны на частоте 1 с учетом диаграммы направленности;Кн- коэффициент усиления магнитного канала, включая выделение огибающей;РО3 -- коэффициент передачи интегратора; о=1 кГц Так как высота электрической антенными ыбирается порядка нескольких метров, что10. Делят величину огибающей низкочастотного электрического сигнала на величину огибающей высокочастотного электрического сигнала,11. Перемножают сигналы, полученные в результате операций 9 и 10,12. Полученное значение используют для расчета дальности до источника грозового разряда.13, Сигнал с выхода электрической антенны после широкополосного усиления подают также параллельно в канал синхронизации, где при превышении входным электрическим сигналом установленного порогового уровня образуют сигнал, включающий подсветку индикатора дальности.Сущность предлагаемого способа однопунктовой дальнометрии до источника грозового разряда основана на использовании зависимости соотношения огибающих узкополоснь х электрического и магнитного сигналов как от дальности, так и от частоты.Значения огибающих принятых электрического и магнитного сигналов вертикального дипольного источника получаем с использованием соотношений Е и Н составляющих поля;)3035 8 кг.,х ошение АЕ/А омента излуч При этом соо= О/и ,1, где в логатд БОИне зав ит ото и 1.ьности до электри- сос польного источниию, предлагается. а не зависящую от ан трической и маг- .50 ком го момента источ- ши ния дал ного ди бретен ину 0(х) от элек ипольно пределе ертикаль сно изо ть велич щих выс тенн идО(Х) -ЧЧ пХ) Ъ 2 ущественно меньше максимальной длиы волны в выбранном. диапазоне частот 1 макс100 кГц, Л мин3 км), то действуюая высота электрической антенны практически не зависит от частоты и равна 1/2.Так как диаграмма направленности н(р) магнитной антенны практически не ависит от частоты 1, э обычно выбираемая езонансная частота 1 рез много больше макимальной частоты рабочего диапазона чатот (реэмакс) и магнитная антенна существляет дифференцирование магнитого сигнала, то получаем: Он(,) =Он(р) а -де а - действующая высота магнитной антенны на частоте 10 = 1 кГц.При использовании в электрическом и агнитном каналах попарно одинаковых ильтров и блоков выделения огибающих олучаем Кн(1) = гп КеЩ, где т - соотноение коэффициентов широкополосного усиления магнитного и электрического каналов,Откуда получаем: Ан (1) =а щ хР)1+2 где б 1, 12 - выбранные средние значениячастот узкополосных фильтров, и = 2/111,2 Л 11 1С5 При и 1 зависимость 0(х) монотоннаяи однозначная при /2/и х 1/ у 2, откудапотенциальный динамический диапазон измерения дальности при использованиипредложенного способа дальнометрии со 10 ставляет и/2,Выбирая и достаточно большим, получаем, что в правой части соотношения для0 вторая дробь близка к 1 во всем рабочемдиапазоне дальностей, откуда имеем:150 (Х )"ф, (2)1 - Х +Ххб+х Значения т 1 и 2 выбирают такими, чтобы обеспечить требуемый диапазон дальностей= 5 - 70 км. Для определения 112 7 гт 1 1 макс выбирают значения Хааке = соответствующее Ьакс = 70 км, равное максимально допустимому значению Х в интервале однозначности О. Так как Х макс =1/ 2, то получим 11 - С0,5 кГц, значение 1 г = п 11 выбираем из условия максимальной допустимой относительной погрешности оценки дальности, равной 2 и достигаемой при Х = Хмин, соответствующем Ьия = 5 км. При этом необходимо выполнение условия и Хин 5. Откуда получаем;,что соответствует и " - 100.Нормированная зависимость Он от Х при и = 100 иллюстрируется фиг для наглядности значение О/и данофмическом масштабе.Предлагаемый способ дальнометриитоит в том, что принимают сигнал грозого разряда на горизонтальную магнитную генну и всенаправленную электрическую тенну, усиливают каждый из принятыхпонентов сигнала грозового разряда врокой полосе частот, интегрируют сигнал в канале магнитной антенны, усиливают и фильтруют магнитный и электрический сигналы в высокочастотной и в низкочастотной частях спектра в узких полосах частот каждый, выделяют огибающие полученных четырех узкополосных сигналов, делят величину огибающей высокочастотного магнитного сигнала на величину огибающей низко1838799 1Схк 77 г 30 югчастотного магнитного сигнала, делят величину огибающей низкочастотного электрического сигнала на величину огибающей высокочастотного электрического сигнала, умножают первое из полученных значений на второе и по полученной величине с использованием соотношения (1) определяют дальность до источника грозового разряда,Устройство для осуществления предложенного способа однопунктовой дальнометрии (фиг.2) содержит магнитную антенну 1, электрическую антенну 2, широкополосные усилители 3, 4 интегратор 5, узкополос ные усилители-фильтры верхних частот 6, 8, узкополосные усилители-фильтры нижних частот 7, 9, блоки выделения огибающих 10- 13, делители 14, 15, умножитель 16, решающий блок 17, индикатор дальности 18, пороговый блок 19, блок синхронизации 20.Решающий блок осуществляет вычисление ЦО) по формуле (1).Способ осуществляется следующим образом. Принимают широкополосный электромагнитный сигнал грозового разрядана вертикальную электрическую и горизонтальную магнитную антенны, усиливают их, интегрируют магнитный сигнал и выделяют по две узкополосные составляющие этих сигналов в диапазоне НЧ и СНЧ, выделяют огибающие соответствующих четырех узкополосных сигналов, делят огибающую НЧ электрического сигнала на огибающую СНЧ электрического сигнала, делят огибающую СНЧ магнитного сигнала на огибающую НЧ магнитного сигнала, взаимно перемножают полученные при этом значения, получая на выходе умножителя.выходной сигнал О, используя зависимость указанных огибающих от дальностидо грозового разряда, в решающем блоке по сигналу О на его входе определяют дальность до грозового разря да по формуле (1).Формула изобретения Способ определения дальности до источника грозового разряда. включающий прием магнитной составляющем электро магнитного сигнала от источника грозовогоразряда на двух частотах т 1 и тг, 0 тг, измеАн 2рение отношения амплитуд он - гибаН 1ющих принятых сигналов с последующим вычислением дальности до источника грозового разряда, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения дальности, принимают электрическую составляющую электромагнитного 20 сигнала на тех же частотах, измеряют отАЕ 1ношение амплитуд ре огибающихАегпринятых электрических составляющих, а 25вычисление дальности до источника грозового разряда производят по формуле Ч -1 О где О снце35 С - скорость распространения электромагнитного сигнала.1838799 ставитель В,Епанечников,хред М.Моргентал Коррект ако Редакто изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 2925 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж. Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССБ, Раушская наб., 4/5