Радиопеленгатор ближних гроз

(5 1 ю9Ю,П, Дегтярев 8.8)детельство СССР5 13/95, 1978.итании. 11- 1395356 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Из пеленга темах о гроз и вация,2 и косинус направл лярност ДИОПЕЛГЯГАТОР БЛИ 1 К 11 ИХ ГРОЗобретение относится к радиодии, м.б. использовано в сиспределения местоположедияповьпдается точность пеленгоУстр-во содержит три антенны3 соответственно с синусной,цой ц круговой диаграммамиеццостц, три обнаружителя пои 4, 5 и 6, блок управления 71233064 два выпрямителя 8 и 9,блок сравненйя10, триггер 11, дешифратор квадранта 12, блок определения максимума 13,два блока запоминания 14 и 15, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь кодов (ФК) 18, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП)19, компаратор 20 и решающий блбкРБ) 21. Кратковременный сигнал грозового разряда, принятый антеннами1, 2, 3, поступает соответственно наобнаружители полярности 4, 5, 6, которые определяют полярность первойполуволны сигналов, Выходные сигналыантенн 1, 2 подаются также на выпрямители 8, 9, преобразующие эти сигналы в однополярные, Блок сравнения10 устанавливает какой из этих сигналов больше, и результат сравненияфиксируется триггером 11, Дешифратор 1Изобретение относится к радиолеленгации и может быть использовано,в системах определения местоположениягроз,Цель изобретения - повышение точности пеленгования,На фиг,1 приведена структурнаяэлектрическая схема предложенного радиопеленгатора ближних гроз; нафиг,2 и 3 - временные диаграммы, по- Оясняющие работу радиопеленгатора;на фиг 4 - структурная электрическаясхема решающего блока; на фиг.5таблица квадрантов положений пеленга.15Радиопеленгатор ближних гроз содержит антенну 1 с синусной диаграмной направленности, антенну 2 с. косинусной диаграммой направленности,антенну 3 с круговой диаграммой направленности, обнаружители 4-6 полярности, блок 7 управления, выпрямители 8 и 9, блок 10 сравнения, триггер11, дешифратор 12 квадранта, блок 13определения максимума, блоки 14 и 15запоминания, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь 18 кодов, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП 19, компаратор 20, реквадранта 12 определяет угол квадранта прихода сигнала грозового разряда, и сигнал найденного квадранта подается на РБ 21, ФК 18 формирует коды текущих углов, которые в УЦАП 19 умножаются на постоянные напряжения с выходов блоков запоминания 14, 15, При равенстве сравниваемых напряжений в компараторе 20 ФК 18 прекращает формирование кодов и выдачу последовательного кода текущего угла, , Т,о. на выход ФК 18 поступит число импульсов, соответствующих измеренному углу внутри квадранта, которое запишется в РБ 21. Даны варианты выполнения обнаружителей полярности 4, 5, 6, блока управления 7, блока определения максимума 13, ФК 18 и РБ 21. 4 з,п.ф-лы, 5 ил. 1шающий блок 21, причем обнаружители4-6 полярности содержат компараторы22 и 23, элементы И 24 и 25, триггеры 26 и 27, блок 7 управления содержит элементы ИЛИ 28 и 29, элементИ 30, ждущий генератор 31, делитель32 напряжения, блок 13 определениямаксимума содержит дифференциаторы33 и 34, формирователи 35 и 36 нулевых переходов, элемент ИЛИ 37, элемент И 38 формирователь 18 кодов содержит триггер 39, ждущий генератор40, счетчик 41, блоки 42 и 43 памяти, блок 44 элементов 2 И-ИЛИ и элемент И 45, Решающий блок 21 содержитсемь элементов И 46-52, два элемента ИЛИ 53 и 54, два счетчика 55 и 56и реверсивный счетчик 57.Радиопеленгатор ближних гроз работает следующим образом,Кратковременный сигнал грозовогоразряда, принятый антенной 3 с круговой диаграммой направленности и антеннами 1 и 2 с синусной и косинусной диаграммами направленности, поступает на обнаружители 6, 4 и 5 соответственно. Обнаружители 4 - 6 определяют полярность первой полуволнысигналов, поступающих с антенн 3,1,2,1233064 11 го. 0 или Ц сз 1 и Р, а большийпо величине сигпал подается на комнаратор 20, С этой целью управлениекоммутатором 7 ведется управляющими 5 сигналами, поступающими с элемента1 Е 16 и триггера 11, фиксирующего результат сравнения величин амплитудсигналов магнитных антенн,Формирователь 18 предназначен для 1 О формирования кодовН и с 1текущих углов М , На выход формирователя18 выдается код с 1 сс или ( ы. в зависимости от соотношения абсолютных величйн/11,61 Я/с/ 11 со 5 О / Результат сравнения фиксируетсятриггером 11 (Фиг,2 р). Блок 10 представляет собой компаратор со стробированием, выходной сигнал которого,как результат сравнения входных сиг 2 Опалов, появляется только во времясигнала по входу управления,Дешифратор 12 предназначен для определения угла квадранта прихода сигнала грозового разряда, С этой целью анили 25эируются выходные сигналы обнаружителей 4-6 и устанавливается квадрантприхода пеленгуемого сигнала согласно таблице (фиг.5 ). Сигнал найденногоквадранта подается на решающий блок ЗО21. Дешифратор 12 выполнен на логических элементах беэ памяти и имеетшесть входов и четыре выхода, 1(вадрант положения пеленга отмечается насоответствующем выходе высоким уровнем напряжения,Блок 13 предназначен для формирования импульса, временное положениекоторого на временной оси соответствует максимуму сигнала магнитных аптени 1 и 2, с этой целью сигналы магнитных антенн 1 и 2 дифференцируются(Фиг,2 6), выделяются нулевые переходы, на основе которых формируетсяимпульс максимума сигнала (фиг.2 2), 45Этот импульс задает начало работыблоку 10 и Формирователю 18, а такжеустанавливает момент запоминаниявходных сигналов в блоках 14 и 15,Выходные сигналы блоков 14 и 15 50(фиг,2) представляют собой постоянные напряжения 1 щ сов 8 и (1 ш 51 п влравные амплитудным значениям сигналов магнитных антенн Ц, соз О и0 ю 51 п О, которые подаются на коммутатор 17, Последний выдает постоянныенапряжения на выход по принципу: наУРЛ 19 подается меньший из сигналов, Выходные сигналы (фиг,2 а) магнитных антенн 1 и 2 подаются также на выпрямители 8 и 9, преобразующие эти сигналы в однополярные (Фиг.2 о), Выпрямители 8 и 9 выполняются с приме- нением операционных усилителей для уменьшения неидеальности вольтамперной характеристики диодов, Блок 10 сравнения принимает однополярные сигналы и устанавливает, какой из сигналов больше, те,1 О ьл 8 1О,со з 8 или /0 сов /)/ 05108/.соответственно определяемого блоком 1 О и Фиксируемого триггером 11 (фпг.2 Г 1,УЦЛП 19 производит умножение постояешых напряжении ( 1 51 и 6 или 11, с 05 6 поступающих с коммутатора 7, на ко - ды С 1 с или 16, т,е, выполняется операция(со 501 с 6,Постоянные напряженияи 6или 11, соб 6 служат н качестве опорныхв УЦЛП 19. 1 становившееся выходноенапряжение преобразователя 9(фиг,2 ж 1, описываемое одним из выражений (31 сравнивается с напряжениемО со 5 В или О; 51 6 соответственнона компараторе 20. При равенствесравниваемых напряжений, которое достигается при О=ж , компаратор 20срабатывает и дает сигнал (фиг.2) вформирователь 18 на прекращение Формирования кодов 1 Ы и с 1 о, и выдачу последовательного кода текущегоугла ссТаким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов,соответствующее измеренному углувнутри квадранта 6, которое записывается решающим блоком 21,Обнаружители 4-6 работают следующим образом, Поступающий входной сигнал (фиг.ЗаЯподается на компараторы22 и 23, причем один из них настроенна срабатывание от положительной полуволпы сигнала, а второй - от отрицательной полуволны. Выходные сигналы компараторов 22 и 23 следуют че 1233064гут быть выполнены на усилителе-ограничителе, Фронты выходных сигналовкоторого соответствуют нулевым переходам входных сигналов, с последую 40 щим формированием коротких импульсовпо Фронтам. Вторым входным сигналомэлемента ИЛИ 37 служит управляющийсигнал "Бланк", Формируемый блоком7 (Фиг.Зк.Блок 7 работает следующим образом. Выходные сигналы (фиг.З,) обнаружителя 4, соединенного с электрической антенной 3, поступает на элемент ИЛИ 28, и выходные сигналы обнаружителей 5 и 4, соединенных с магнитными антеннами 2 и 1, подаются на эле 50 мент ИЛИ 29, причем для работы блоканеобходим сигнал с обнаружителя 6и сигнал хотя бы с одного из обнаружителей 5 и 4. Обнаружители 5 и 4 55 связаны с магнитными антеннами 1 и 2в одной иэ которь.: может отсутстворез элементы И 24 и 25 на триггеры26 и 27 соответственно. В зависимости от того, положительная или отрица тельная полуволна сигнала приходит раньше (фиг.5), срабатывает компаратор 22 или 23 и соответственно триггеры 26 или 27, причем сработавший триггер 26 или 27 выходным сигналом запрещает с помощью элементов И 24 или 25 прохождение второй полуволны сигнала, Таким образом, на выходе обнаружителя 4-6 фиксируется полярность только первой полуволны сигнала, т,е, срабатывает один из тригге ров, Выходные сигналы обнаружителей 6 приведены на Фиг,З 5,а, выходные сигналы обнаружителя 5 - на Фиг.З,е.Блок 13 работает следующим образом, Сигналы магнитных антенн 1 и 2 20поступают на дифференциаторы 33 и 34 (фиг,2 5), первые нулевые переходы выходных сигналов которых соответствуют максимуму, Дифференциаторы 33 и 34 выполнены на основе классичес - кой дифференцирующей цепи, для улучшения точности характеристик в качестве согласующей цепи может быть применен операционный усилитель, С помощью Формирователей 35 и 36 формируются импульсы, соответствующие нулевым переходам выходных сигналов дифференциаторов 33 и 34, которыепройдя через элемент ИЛИ 37 и элементИ 38, поступают на выход блока 13,Блоки выделения нулевых переходов мовать сигнал при углах местоположения пеленгуемого объекта, кратных 90 Выходные сигналы элементов ИЛИ 28 и 29 через элемент И 30 вызывают запуск ждущего генератора 31, импульсы которого (фиг,З ) подаются на делитель 32, Как только срабатывает последний триггер делителя 32, он выходным сигналом устанавливает в исходное состояние триггеры 26 и 27 обнаружителей 4-6, Частота генератора 31 и число триггеров делителя 32 выбраны таким образом, что на выходе элемента И 30 формируется сигнал "Бланк" (фиг,Зж), равный по длитель - ности 200 мс. Это время определяет обработку сигналов и получение пеленга в предложенном устройстве, Сигнал "Бланк " подается на триггер 11, устанавливая его в исходное состояние, и поступает на блок 13 и формирователь 18, где играет роль разрешающе" го сигнала, Кроме того, с делителя 32 снимается третий управляющий сигнал (фиг,Зи 1, который определяет выдачу измеренного кода пеленга с решающего блока 21 на выход (Фиг,З)с . Начало этого управляющего сигнала устанавливается таким образом, что к этому моменту времени происходит измерение угла 6 внутри квадранта,Блок 7 срабатывает и дает разрешение на измерение пеленга лишь при наличии достаточного для срабатываниякомпараторов 22 и 23 сигнала в электрической антенне 3 и хотя бы одноймагнитной антеннах 1 и 2,Формирователь 18 работает следующим образом, С приходом сигнала "Бланк" триггер 39 устанавливается в исходное состояние и разрешается работа счетчика 41 путем подачи сигнала "Бланк" на управляющие входы триггеров этого счетчика 41, Импульс, определяющий максимум входного сигнала антенн 1 и 2 ипоступающий с блока 13, опрокидывает триггер 39 и тем самым задает начало работы формирователя 18, Выходной сигнал триггера 39 запускает ждущий генератор 40, импульсы которого поступают через элемент И ч 5 на счетчик 41 и на выход формирователя 18, причем каждый импульс соответствует градусу или доли градуса задаваемого угла. Выходной сигнал счетчика 41 параллельным кодом подается через блоки 42 и 43 на пер 1233064та положения пеленга сигнал дешифратора 12 совместно с сигналом блока7 подключает через элемент ИЛИ 54выход соответствующего счетчика 55и 56 или 57 с выходом устройства,Значения пеленга передаются парал-.лельным кодом,1, Радиопеленгатор ближних гроз,содержащий последовательно соединенные антенну с синусной диаграммойнаправленности и первый обнаружительполярности, антенну. с косинусной диа.граммой направленности и второй обнаружитель полярности, антенну с кру.говой диаграммой направленности, ком.мутатор и компаратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности пеленгования, в неговведены два выпрямителя, блок сравнения, триггер, дешифратор квадранта,третий обпаружитель полярности, блокуправления, решающий блок формирователь кодов, умножающий цифроаналоговый преобразователь 1,УЦЛП), два блока запоминания, элемент НЕ и блок определения максимума, при этом выход антенны с круговой поляризацией подключен к входу третьего обнаружителя полярности, выход антенны с касинусной диаграммой направленности подключен к первому входу блока определения максимума и через первый выпрямительк первому входу блока сравнения, выход антенны с спнусной диаграммой направленности подключен к второму входу блока определения максимума и через второй выпрямитель - к второму входу блока сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера, выход которого подключен к первым управляющим входам коммутатора и формирователя кодов непосредственно, а к вторым управляющим входам - через элемент НЕ, выходы первого и второго выпрямителей через соответствующие первый и второй блоки запоминания подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соот 40 вый и третий входы блока 44, На вто рой и четвертый входы блока 44 подаются сигналы, поступающие с первогои второго управляющих входов формирователя 18, т.е. с триггер 11 и элемента НЕ 16. Причем управление ведется таким образом, что на выход блока 44 выдается значение с 1 задаваемого угла, если величина/О со 6) 10 Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я/О я 1 п 9/ , и подается значение 1угла, если (Из 1 п 8 / ) / О,соз 6/.Коды с 1 или 1 задаваемых углов свторого выхода блока 44 и формирователя 18 поступают на УЦЛП 19, Окончание процесса измерения угла внутриквадранта достигается при равенствесигнала антенны 1(2 с результатомперемножения, фиксируемое компаратором 20, который выходным сигналом 20прекращает поступление импульсов сгенератора 40 через элемент И 45 насчетчик 41 и выход формирователя 18,Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, 25равное углу в пределах квадранта,Коммутация кодов сГ, и Г угловблоком 44, а также коммутация постоянных напряжений 1 сааб 8 и0 1 п И коммутатором 17 выполняется 30с целью сравнения на компараторе 30сигналов более высоких уровней, чтопозволяет повысить точность измерения угла,Решающий блок 21 1,фиг,4) включает 35два счетчика 55 и 56 и один реверсивный счетчик 57, Первых два счетчика 55 и 56 используются для записизначений пеленга, лежащих в 1 и 1 Уквадрантах а реверсивный счетчик 57применяется тогда, когда пеленг находится во 11 и 111 квадрантах, Сигнал нейденного квадранта, поступающий с дешиФратора 12, производит установку в счетчике 55 и 56 соответствующего квадранта соответствующийкод: для 1 квадранта - код нулевой;для ГГ и 1 Г 1 квадрантов - код 180;для 1 У квадранта - код 360, и даетразрешение с помощью элемента И 49на прохождение импульсов измеренногоугла с формирователя 18 в соответствующий счетчик, Причем для пеленга 1и 111 квадрантов в счетчиках 55 и 56и реверсивном счетчике 57 произво ветственно к первому входу компарадится сложение кодов, для пеленга Г 1 тора непосредственно, а к второмуи 11 1 квадрантов производится вычита через УЦАП, выход блока определенияние кодов, В зависимости от квадран. максимума подключен к первому входуформирователя кодов и управляющему входу блока сравнения. второй вход которого соединен с выходом компаратора, первьгй и второй выходы первого, второго и третьего обнаружителей полярносги подключены соответственно к,первому., второму, третьему, четвертому и пятому входам блока управления и дешифратора кнацранта выход кото рого подключен к первому входу решающего блока, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя кодов, второй выход которого подключен к второму входу УЦЛП, первый вы ход блока управления поцключен к управляющим входам триггера, блока определения максимума и третьему управля 1 ощему входу формирователя кодов, второй выход блока управления подкл 1 очен к первому и второму управляющим входам первого, второго и третьего Обнаружителей полярности, а третий выход блока управления подключен к улранля 1 ощему входу решающего блока, 252, Радиопегенгатор по п.1, О тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждый Обнаружитель полярности содер кит пер. Вый и Второй комг 1 араторы, Выходь 1 которых через соответстную 1 кие первый 30 Второй элементы И подключены к лер. Вым нходаьг первого и гторого триггеРОВ СООТВЕТС 1 ВСННО ВЫХОДЫ КОТОРЫХ г 1 одкл 1 очены к вторым входам гторого и первого .-лементов И соответственно при ртом Объединенные Входы компараторов, вторые входы и выходы первого И ВТОРОГО ТРИГГЕРОВ ЯВЛЯ 1 ОТСЯ ООТВЕТНЕнь11 нфОРМаДИОННЬ 1 М ВлОДОМ ПЕВ Вым и вторым уг 1 ранляющими Вхоцат 1 и г 10 пернг-.м и нторь 1 м ныходами Обнаружите -Ля пол 51 рност 113, Радиопеленгатор по л,1, О т л и .; а 10 П 1 1" Й с я тем) что блок угранления содержит первый и нторсй д элеме 11 ты ИЛИ, Выходы которых подкл 1 оченч соответственно к пергому и В 1 о - рому Входам элемента И, выход которого через ждущий генератор подкл 1 оченк Входу делителя напряжения, при зтомпервый Второй, третий и четвертыйвходы первого элемента ИЛИ, первый ивторой входы второго элемента ИЛИ,выход элемента И и первый и второйвыходы делителя напряжения являютсясоответственно первьм, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входамии первым, вторым и третьим вьгходамиблока управления,4, Радиопеленгатор по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блокопределения максимума содержит первый и нторой дифференциаторы, выходы которых соответственно через перВый и второй формирователи Нулевыхпереходов подключены соответственнок первому и второму входам элементаИЛИ, выход которого подключен к входу элемента И, при этом входы первого и второго дифференциаторов, второйвход и .выход элемента И являются соОтветственно первым и вторым информа.ционными входами, управляющим входоми выходам блока определения максимума с- 5, Радиопеленгатор по п,1, о тл и ч а 1 о щ и й с я тем, что формирователькодов содержит последовательно соедиценные триггер, ждущий. генератор, элемент И и счетчик, выход которого подключен к входам первого В второго блоков памяти, выходы которых подключены к первому и второму Входам блока элементов. 2 И-ИЛИ, приэтом первь 1 й вход триггера, третий ичетвертый входы блока элементов 21 Р-ИЛИ, Объединенные вторые входы триггера и счетчика, выход элемента И и выход Блока элемента 2 И-ИЛИ являются соответственно первым и вторым информадионньгми входами, первым, вторым и третьим управляющими входами и перВым и вторым Выходами формирователя КОНОН1233064 06с-юац,д Сигналы иагнил нык антенн .игнап Ьпряниаеля Сигнал на быходах йдрреренцитаороо Фмпуъс момента запоминания сигнала Ог од игнал на оыкодаололао запоминанияВыходной сигналпри;гера П ходной сигнал Ю иго кодам сиэтл оиларапюра Я рог модной сигналекерической 8 икоджи гигиап магнитной анте Выходные сиглао 3 нарухителя ло 6 ими Е игг Ю.Сигнал, бланкВыходной сигнал жещегенератораВикиной сигнал послптриг гера делиптля Иимпуьс разреидения иавыдачу- иярорюциц и где очаг быкодные сигналыОднаружителя лолярност1233064 гфаппг пса с ссгссалгп ю 1 гРагпиь% агапеев/г сгпл ссл пеленга уг.паО пелепеа па 22 я 55 о лх,- абонент аъесса лсралггагггса и гелелее Составитель 1 Проэоровскаяг=едактор О, Головач Техред О Сопко 1(ор ор АО з 2764 лбВНИИПИ Го Подписно о дел/5 ственно-полиграфическое прецприятие, г, ужгород, ул, Проект рсиз ударствен м изобре.," сква, Ж