RU2696271C1 - Radar transmitting and receiving device - Google Patents
Radar transmitting and receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696271C1 RU2696271C1 RU2018143846A RU2018143846A RU2696271C1 RU 2696271 C1 RU2696271 C1 RU 2696271C1 RU 2018143846 A RU2018143846 A RU 2018143846A RU 2018143846 A RU2018143846 A RU 2018143846A RU 2696271 C1 RU2696271 C1 RU 2696271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- transmission
- receiver
- microcontroller
- modulator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/04—Display arrangements
- G01S7/06—Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
- G01S7/10—Providing two-dimensional and co-ordinated display of distance and direction
- G01S7/18—Distance-height displays; Distance-elevation displays, e.g. type RHI, type E
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к техническим средствам ближней радиолокации, в частности - к измерителям расстояний до земли, то есть к высотомерам.The device relates to the technical means of near radar, in particular - to distance meters to the ground, that is, to altimeters.
Известны приемно-передающие устройства ближней радиолокации. См., например, Коган И.М. Ближняя радиолокация (теоретические основы). М., «Сов. радио». 1973 г., 272 с, где подробно описаны так называемые автодины - предельно простые и ранее широко применявшиеся устройства радиолокации с непрерывным излучением. В автодинах функции приема и передачи сигнала полностью совмещены в одном приемо-передающем тракте: приемно-передающая антенна является частью колебательного контура генератора. В процессе работы генератор автодина находится под воздействием собственного запаздывающего отраженного от объекта локации сигнала. Амплитуда отраженного сигнала зависит от расстояния до объекта локации и после соответствующей аппаратной обработки приводит к срабатыванию порогового устройства после достижения необходимой дальности до объекта локации. В случае высотомера роль объекта локации играет, так называемая, подстилающая поверхность, то есть различные виды грунта, заснеженная или водная поверхность. Отражающие свойства различных подстилающих поверхностей весьма различаются. По этой причине точность оценки высоты посредством автодина мала и не всегда соответствует современным требованиям к устройствам ближней радиолокации.Known transceivers near radar. See, for example, Kogan I.M. Near radar (theoretical basis). M., "Owls. radio". 1973, 272 s, where the so-called autodyne are described in detail - extremely simple and previously widely used continuous-wave radar devices. In autodyne, the functions of signal reception and transmission are completely combined in one transmitting and transmitting path: the transmitting and receiving antenna is part of the oscillator circuit of the generator. In the process, the autodyne generator is under the influence of its own delayed signal reflected from the object location. The amplitude of the reflected signal depends on the distance to the location object and, after appropriate hardware processing, triggers a threshold device after reaching the required range to the location object. In the case of an altimeter, the role of the location object is played by the so-called underlying surface, that is, various types of soil, snow-covered or water surface. The reflective properties of various underlying surfaces vary widely. For this reason, the accuracy of the height estimation by means of an autodyne is small and does not always correspond to modern requirements for near-radar devices.
Этого недостатка удается избежать посредством построения систем, так называемой, импульсной ближней радиолокации - см. Импульсная РЛС. // патент №2106654, автор - Зыбин М.Н. Предлагаемое в патенте устройство содержит перестраиваемый по частоте магнетрон и предназначено, преимущественно, для крупногабаритных систем радиолокации. Для малогабаритных высокодинамичных носителей требуются более компактные технические решения, позволяющие интегрировать все необходимые компоненты в один или несколько малогабаритных модулей. Кроме того, в этом устройстве используется длинный зондирующий импульс (единицы микросекунд), что не обеспечивает скрытность и помехозащищенность.This drawback can be avoided by constructing the so-called pulsed near-radar systems - see Pulse radar. // patent No. 2106654, author - M. Zybin The device proposed in the patent contains a frequency-tunable magnetron and is intended primarily for large-sized radar systems. For small-sized, highly dynamic media, more compact technical solutions are required, allowing you to integrate all the necessary components into one or more small-sized modules. In addition, this device uses a long probe pulse (units of microseconds), which does not provide stealth and noise immunity.
Таких недостатков лишены сверхкороткоимпульсные устройства - см. Dekawave EVK-1000 https://www.decawave.com/product/evk1000-evaluation-kit.Ultra-short pulse devices are deprived of such drawbacks - see Dekawave EVK-1000 https://www.decawave.com/product/evk1000-evaluation-kit.
Это радиолокационное устройство содержит тактовый генератор, блок формирования стробов передачи и приема, модулятор, антенный блок, генератор несущей частоты, приемник и микроконтроллер, причем здесь последовательно связаны между собой тактовый генератор, блок формирования стробов передачи и приема, модулятор и антенный блок, при этом микроконтроллер связан с блоком формирования стробов передачи и приема, а также с приемником, причем приемник дополнительно связан с блоком формирования стробов передачи и приема, а также с антенным блоком.This radar device contains a clock generator, a unit for generating transmission and reception gates, a modulator, an antenna unit, a carrier frequency generator, a receiver and a microcontroller, moreover, a clock generator, a unit for forming transmission and reception gates, a modulator and an antenna unit are connected in series, the microcontroller is connected to a transmission and reception strobe formation unit, as well as to a receiver, the receiver being further connected to a transmission and reception of strobe formation unit, as well as to an antenna unit m.
Это техническое решение наиболее близко к заявляемому устройству и принимается за прототип.This technical solution is closest to the claimed device and is taken as a prototype.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности изменения длительности зондирующего импульса, используемой для согласования тракта приема-передачи сигнала с синтезируемыми под различные задачи антеннами с соответствующими диаграммами направленности. Так, например, простые монопольные антенны с широкой неуправляемой диаграммой направленности хорошо соответствуют задачам контроля доступа в охраняемые помещения и им подходят зондирующие импульсы с предельно малой длительностью - как в прототипе.The disadvantage of this device is the inability to change the duration of the probe pulse used to coordinate the signal transmission and reception path with the antennas synthesized for various tasks with the corresponding radiation patterns. So, for example, simple monopoly antennas with a wide uncontrolled radiation pattern are in good agreement with the tasks of controlling access to protected premises and probing pulses with extremely short duration are suitable for them, as in the prototype.
Антенны с более сложной диаграммой направленности, например, многоэлементные, как правило, имеют более сложное устройство и обладают большей добротностью (избирательностью к относительно узкому спектральному диапазону сигнала), что препятствует эффективному излучению слишком коротких радиоимпульсов, для которых характерен широкий или даже сверхширокий частотный спектр сигнала.Antennas with a more complex radiation pattern, for example, multi-element ones, as a rule, have a more complex device and have a higher Q factor (selectivity to the relatively narrow spectral range of the signal), which prevents the efficient emission of too short radio pulses that are characterized by a wide or even ultra-wide frequency spectrum of the signal .
В результате многолетних исследований авторами было установлено, что адаптация приемно-передающего тракта и к тем и другим антеннам может быть достигнута изменением длительности зондирующего импульса в диапазоне от долей наносекунды до единиц наносекунд, а именно - от 0,2 не до 5 не. В прототипе такая возможность отсутствует, что сужает область его применения.As a result of many years of research, the authors found that the adaptation of the receiving-transmitting path to both antennas can be achieved by changing the duration of the probe pulse in the range from fractions of a nanosecond to a few nanoseconds, namely, from 0.2 not to 5 not. In the prototype, this possibility is absent, which narrows the scope of its application.
Предлагаемое техническое решение позволяет избежать описанного недостатка. Как и прототип, оно содержит тактовый генератор, блок формирования стробов передачи и приема, модулятор, антенный блок, генератор несущей частоты, приемник и микроконтроллер, причем здесь последовательно связаны между собой тактовый генератор, блок формирования стробов передачи и приема, модулятор и антенный блок, при этом микроконтроллер связан с блоком формирования стробов передачи и приема, а также с приемником, причем приемник дополнительно связан с блоком формирования стробов передачи и приема, а также с антенным блоком.The proposed technical solution avoids the described drawback. Like the prototype, it contains a clock generator, a block for generating transmission and reception gates, a modulator, an antenna block, a carrier frequency generator, a receiver and a microcontroller, moreover, a clock generator, a block for forming transmission and reception gates, a modulator and an antenna block are connected in series here wherein the microcontroller is connected to a transmission and reception strobe forming unit, as well as to a receiver, the receiver being further connected to a transmission and reception of strobe forming unit, and also to an antenna unit.
В отличие от прототипа в это устройство добавлен блок управления длительностью импульса, причем этот блок управления длительностью импульса размещен в разрыве связи между блоком формирования стробов приема и передачи и модулятором, а также дополнительно связан с тактовым генератором и с микроконтроллером.In contrast to the prototype, a pulse width control unit is added to this device, and this pulse width control block is located in the communication gap between the receiving and transmitting strobe forming unit and the modulator, and is also additionally connected with a clock generator and a microcontroller.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется фиг. 1. Это устройство содержит тактовый генератор (1), блок формирования стробов передачи и приема (2), модулятор (3), антенный блок (4), генератор несущей частоты (5), приемник (6) и микроконтроллер (7), причем здесь последовательно связаны между собой тактовый генератор (1), блок формирования стробов передачи и приема (2), модулятор (3) и антенный блок (4), при этом микроконтроллер (7) связан с блоком формирования стробов передачи и приема (2), а также с приемником (6), причем приемник (6) дополнительно связан с блоком формирования стробов передачи и приема (2), а также с антенным блоком (4).The proposed solution is illustrated in FIG. 1. This device contains a clock generator (1), a block for generating transmission and reception gates (2), a modulator (3), an antenna unit (4), a carrier frequency generator (5), a receiver (6) and a microcontroller (7), and here, a clock generator (1), a block for generating transmission and reception gates (2), a modulator (3), and an antenna block (4) are connected in series, and the microcontroller (7) is connected to a block for generating transmission and reception gates (2), as well as with the receiver (6), and the receiver (6) is additionally connected to the block forming the transmission and reception gates (2), and same with the antenna unit (4).
Кроме того, в устройство добавлен блок управления длительностью импульса (8), причем этот блок управления длительностью импульса (8) размещен в разрыве связи между блоком формирования стробов приема и передачи (2) и модулятором (3), а также дополнительно связан с тактовым генератором (1) и с микроконтроллером (7).In addition, a pulse width control unit (8) has been added to the device, and this pulse duration control unit (8) is located in the communication gap between the receiving and transmitting strobe generation unit (2) and the modulator (3), and is additionally associated with a clock (1) and with the microcontroller (7).
Функционирование предложенного устройства поясняет фиг. 2, где изображена циклограмма работы отдельных его блоков. Здесь показаны: 1 - импульсы тактовой частоты, формируемые тактовым генератором (см. 1 на фиг. 1) при участии микроконтроллера (см. 7 на фиг. 1), 2 - стробы, создаваемые и посылаемые блоком формирования стробов передачи и приема (см. 2 на фиг. 1) в блок управления длительностью импульса (см. 8 на фиг. 1), а также посылаемые в приемник (см. 6 на фиг. 1). Также здесь на фиг. 2 показаны: 3а и 3б - короткий излучаемый импульс и он же с заполнением несущей частотой, 4а и 4б - импульс увеличенной длительности и он же с заполнением несущей частотой, 5 и 6 - поступающие в приемник отраженные от объекта локации импульсы, соответственно, короткий и увеличенной длительности. Благодаря наличию в предлагаемой структуре устройства блока управления длительностью импульса (см. 8 на фиг. 1) появляется возможность подстройки ширины спектра излучаемого сигнала, определяемой длительностью импульса. Это позволяет выполнить адаптацию компонентов устройства к конкретным характеристикам антенного блока (см. 6 на фиг. 1), что обеспечивает повышение эффективности работы устройства, в том числе - в условиях постановки активных радиопомех. Благодаря программно-аппаратному регулированию длительности импульса посредством нового блока (см. 8 на фиг. 1) и соответствующему расширению области применения устройства дополнительно появляется возможность увеличения объема выпуска устройства, как следствие - снижения его себестоимости и повышения качества. Кроме того, предложенное устройство упрощает экспериментальную доводку, выбор режимов и параметров приемно-передающего устройства радиолокации в процессе разработки таких устройств.The operation of the proposed device is illustrated in FIG. 2, where the cyclogram of the operation of its individual blocks is shown. Here are shown: 1 - the clock pulses generated by the clock (see 1 in Fig. 1) with the participation of the microcontroller (see 7 in Fig. 1), 2 - the strobes created and sent by the transmission and reception strobe block (see 2 in Fig. 1) to the control unit for the pulse duration (see 8 in Fig. 1), as well as sent to the receiver (see 6 in Fig. 1). Also here in FIG. 2 shows: 3a and 3b - a short emitted pulse and it is filled with a carrier frequency, 4a and 4b is a pulse of increased duration and it is filled with a carrier frequency, 5 and 6 - impulses reflected from the location object received into the receiver, respectively, are short and increased duration. Due to the presence in the proposed structure of the device of the control unit of the pulse width (see 8 in Fig. 1), it becomes possible to adjust the width of the spectrum of the emitted signal, determined by the pulse duration. This allows you to adapt the components of the device to the specific characteristics of the antenna unit (see 6 in Fig. 1), which improves the efficiency of the device, including in the setting of active radio interference. Thanks to the hardware-software regulation of the pulse duration by means of a new unit (see 8 in Fig. 1) and the corresponding expansion of the device's field of application, there is additionally the possibility of increasing the device’s output, as a result of reducing its cost and improving quality. In addition, the proposed device simplifies the experimental refinement, the choice of modes and parameters of the receiving and transmitting radar device in the process of developing such devices.
При этом следует иметь в виду, что по конструктивно-технологическим соображениям возможно объединение отдельных блоков устройства в рамках одной или нескольких микросхем или микросборок. Это дополнительно снизит производственные затраты, например, вследствие отсутствия необходимости дорогостоящего размещения в индивидуальных защитных корпусах отдельных блоков, а также повысит устойчивость устройства к механическим воздействиям, характерным для высокодинамичных объектов.It should be borne in mind that for structural and technological reasons, it is possible to combine individual device units within one or more microcircuits or microassemblies. This will further reduce production costs, for example, due to the lack of the need for costly placement of individual blocks in individual protective enclosures, as well as increase the device's resistance to mechanical stresses characteristic of highly dynamic objects.
Необходимо отметить, что схемотехническое решение блока управления длительностью импульса (8) может быть построено, например, путем программного или аппаратного подсчета и ограничения количества тактовых импульсов в пределах формируемой длительности управляющего импульса аналогично известным в низкочастотном диапазоне микросхемам счетчиков с предварительной загрузкой, например, К561ИЕ11. Для требуемых длительностей зондирующих импульсов в диапазоне от 0,2 не и более длительных необходимо иметь технологические возможности изготовления микросхем и микросборок с нормами проектирования 180 нм. Такая технология уже освоена отечественными предприятиями микроэлектроники, например, г. Зеленограда и, следовательно - предлагаемое техническое решение может быть промышленно реализовано.It should be noted that the circuitry of the pulse width control unit (8) can be constructed, for example, by software or hardware counting and limiting the number of clock pulses within the generated control pulse duration, similar to pre-loaded counter chips known in the low-frequency range, for example, K561IE11. For the required durations of probing pulses in the range from 0.2 not longer or longer, it is necessary to have technological capabilities for manufacturing microcircuits and microassemblies with design standards of 180 nm. Such a technology has already been mastered by domestic microelectronics enterprises, for example, Zelenograd, and, therefore, the proposed technical solution can be industrially implemented.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143846A RU2696271C1 (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Radar transmitting and receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143846A RU2696271C1 (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Radar transmitting and receiving device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2696271C1 true RU2696271C1 (en) | 2019-08-01 |
Family
ID=67587053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143846A RU2696271C1 (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Radar transmitting and receiving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2696271C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748614C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-05-28 | Андрей Анатольевич Иванцов | Ultra-short-pulse short-range radar receiving and transmitting device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1462831A (en) * | 1973-03-27 | 1977-01-26 | Litchstreet Co | Adaptive proximity indicating system |
US5815250A (en) * | 1997-05-27 | 1998-09-29 | Coherent Technologies, Inc. | Doublet pulse coherent laser radar for precision range and velocity measurements |
RU54679U1 (en) * | 2006-02-21 | 2006-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | RADAR STATION |
RU2305853C2 (en) * | 2005-07-20 | 2007-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Device for primary processing of signals of radiolocation station which uses two series of probing impulses |
JP2009258133A (en) * | 2009-08-10 | 2009-11-05 | Toyota Motor Corp | Pulse radar system |
US20100265121A1 (en) * | 2008-09-02 | 2010-10-21 | Preco Electronics, Inc. | Short Distance Range Resolution in Pulsed Radar |
RU2412450C2 (en) * | 2008-03-11 | 2011-02-20 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end |
-
2018
- 2018-12-11 RU RU2018143846A patent/RU2696271C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1462831A (en) * | 1973-03-27 | 1977-01-26 | Litchstreet Co | Adaptive proximity indicating system |
US5815250A (en) * | 1997-05-27 | 1998-09-29 | Coherent Technologies, Inc. | Doublet pulse coherent laser radar for precision range and velocity measurements |
RU2305853C2 (en) * | 2005-07-20 | 2007-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Device for primary processing of signals of radiolocation station which uses two series of probing impulses |
RU54679U1 (en) * | 2006-02-21 | 2006-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | RADAR STATION |
RU2412450C2 (en) * | 2008-03-11 | 2011-02-20 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end |
US20100265121A1 (en) * | 2008-09-02 | 2010-10-21 | Preco Electronics, Inc. | Short Distance Range Resolution in Pulsed Radar |
JP2009258133A (en) * | 2009-08-10 | 2009-11-05 | Toyota Motor Corp | Pulse radar system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"EVK1000 User Manual", Decawave Ltd, 2016. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748614C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-05-28 | Андрей Анатольевич Иванцов | Ultra-short-pulse short-range radar receiving and transmitting device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11187797B2 (en) | Method for range ambiguity suppression based on multi-degree-of-freedom frequency modulation signal | |
US8559823B2 (en) | Multi-aperture three-dimensional beamforming | |
JP3824655B2 (en) | Field disturbance sensor by pulse synchronization | |
US6191724B1 (en) | Short pulse microwave transceiver | |
EP2449405B1 (en) | Transmit power control | |
RU2018143511A (en) | Radar tracking system for low-flying unmanned aerial vehicles and objects | |
Assefzadeh et al. | An 8-psec 13dBm peak EIRP digital-to-impulse radiator with an on-chip slot bow-tie antenna in silicon | |
KR20180060341A (en) | Radar Apparatus and Antenna Apparatus therefor | |
RU2696271C1 (en) | Radar transmitting and receiving device | |
RU2615996C1 (en) | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array | |
CN109725296A (en) | A kind of method that four-dimension antenna forms multi-beam electromagnetic interference | |
JP2019120514A (en) | Radar device and target detection method of radar device | |
Li et al. | Improved UWB pulse shaping method based on Gaussian derivatives | |
Podlesny et al. | Vertical ionosphere sounding using continuous signals with linear frequency modulation | |
Lee et al. | Through-material propagation characteristic and time resolution of uwb signal | |
Radic et al. | A 3.1–10.6 GHz impulse-radio UWB pulse generator in 0.18 µm | |
CN112444804A (en) | Impulse radar using variable pulse repetition frequency | |
Ryabova et al. | Studying the algorithms of processing a FMICW signal for vertical incidence ionospheric sounding with the use of a single antenna | |
Assefzadeh et al. | A fully-integrated digitally-programmable 4× 4 picosecond digital-to-impulse radiating array in 65nm bulk CMOS | |
JP2022518434A (en) | Pulsed optical transmitter with improved pulse shape and reduced frequency chirp | |
RU2748614C1 (en) | Ultra-short-pulse short-range radar receiving and transmitting device | |
CN110764074A (en) | FMCW frequency modulation source signal generation module and time delay control method | |
Lukin et al. | Integrated sidelobe ratio in noise radar receiver | |
Colpitts et al. | Harmonic radar for insect flight pattern tracking | |
Bakken et al. | Real time UWB radar imaging using single chip transceivers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201212 |