Opublikowano: 20.111.1968 54844 KI. 21 a*, 48/61 MKP G 01 s . Q l 3 QO UKD Twórca wynalazku: dr inz. Andrzej Lizon Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Radiolokacji), Warszawa (Polska) Sposób symulacji sygnalu odbieranego w radarach doplerow- skich oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy sposobu symulacji niefluktu- ujacego sygnalu odbieranego w radarach doplerow- skich, odbitego od punktowego obiektu poruszajace¬ go sie wzgledem radaru oraz urzadzenia przeznaczo¬ nego do symulacji tego sygnalu.Sygnal odbierany posiada czestotliwosc nieznacz¬ nie rózniaca sie od czestotliwosci sygnalu nadajnika (na przyklad o wartosc równa 10—6-=-10—8 czestotli¬ wosci nadajnika). Róznica czestotliwosci tych sygna¬ lów zwana czestotliwoscia doplerowska jest miara predkosci odbijajacego obiektu wzgledem radaru.Przy badaniach radarów doplerowskich istotne jest wytworzenie takiego sygnalu w warunkach labora¬ toryjnych przy czym wymagana jest dokladna zna¬ jomosc jego czestotliwosci doplerowskiej oraz am¬ plitudy (lub mocy).Sygnal taki mozna by wytworzyc w wyniku ide¬ alnej modulacji jednowstegowej sygnalu nadajnika badanego radaru przyjmujac czestotliwosc sygnalu modulujacego równa pozadanej czestotliwosci do¬ plerowskiej. W praktycznym ukladzie modulacji jednowstegowej uzyskany sygnal „symulujacy" oprócz pozadanej skladowej posiada takze czescio¬ wo stlumiona fale nosna oraz druga wstege boczna.Tlumienia tych skladowych nie mozna powiekszyc w wyniku filtracji. Poziom ich zalezy jedynie od stopnia zrównowazenia ukladu modulujacego. Zna¬ czne ich stlumienie sprawia w praktyce wiele trud¬ nosci i wymaga stosowania zlozonych ukladów mo¬ dulacji. 10 15 25 30 2 Sygnal symulujacy mozna takze wytworzyc w wy¬ niku sinusoidalnej modulacji fazy sygnalu nadajnika z dewiacja fazy znacznie mniejsza od jednosci oraz w wyniku przesuniecia fazy tego sygnalu wzgledem sygnalu nadajnika podawanego do mieszacza srednio ° y ' sY9nal symulujacy posiada wówczas widmo od¬ biegajace od widma sygnalu odbieranego, daje on jednak w radarze identyczny wynik koncowy. Urza¬ dzenie wytwarzajace sygnal symulujacy wymaga zastosowania nietypowego elementu-glowicy modu¬ lujacej w fazie.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu sy¬ mulacji sygnalu odbieranego umozliwiajacego wy¬ tworzenie tego sygnalu w ukladzie zlozonym z typo¬ wych elementów uzywanych w technice pomiarowej.Sygnal wytwarzany posiada równiez inna postac niz sygnal odbierany, daje on jednak w radarze iden¬ tyczny wynik koncowy. Zasada takiej symulacji zo¬ stanie wyjasniona na przykladzie najprostszego ra¬ daru o fali ciaglej, w którym czestotliwosc dople¬ rowska wyodrebniona jest na wyjsciu pierwszego mieszacza.Istota sposobu wedlug wynalazku jest wytwarzanie sygnalu symulujacego w wyniku sinusoidalnej mo¬ dulacji amplitudy sygnalu nadajnika badanego rada¬ ru z czestotliwoscia równa pozadanej czestotliwosci doplerowskiej i ze znana glebokoscia modulacji mniejsza od jednosci oraz w wyniku przesuniecia w fazie tak otrzymanego sygnalu o kat zero lub II 5484454844 3 4 wzgledem sygnalu nadajnika podawanego jedno¬ czesnie do mieszacza, przy czym to przesuniecie fazy ustawiane jest na maksimum sygnalu powstajacego na wyjsciu mieszacza.Przedmiot wynalazku wyjasnia rysunek, na którym fig. 1 przedstawia sposób powstawania sygnalu wy¬ padkowego na wejsciu mieszacza przy odbiorze syg¬ nalu, fig. 2 — sposób powstawania sygnalu wypadko¬ wego na wejsciu mieszacza przy podawaniu sygnalu symulujacego, fig. 3 — budowe urzadzenia do wy¬ twarzania sygnalu symulujacego do badania radaru posiadajacego dwie oddzielne anteny do nadawania i do odbioru, fig. 4 — budowe urzadzenia do wytwa¬ rzania sygnalu symulujacego do badania radaru po¬ siadajacego wspólna antene do nadawania i do od¬ bioru.Sposób wydzielenia sygnalu o czestotliwosci do- plerowskiej w najprostszym radarze o fali ciaglej mozna wyjasnic nastepujaco. Na mieszacz podawa¬ ne jest jednoczesnie napiecie sygnalu pochodzacego wprost z nadajnika radaru Un oraz napiecie sygnalu odbieranego U0 przy czym U0 <^ Un. Obwiednia na¬ piecia wypadkowego Uwy zmienia sie wówczas sinu¬ soidalnie z czestotliwoscia róznicowa sygnalów skla¬ dowych. Amplituda zmian tej obwiedni równa jest amplitudzie sygnalu odbieranego, czestotliwosc na¬ tomiast równa jest czestotliwosci doplerowskiej od¬ bieranego sygnalu. Zmiany obwiedni sygnalu wy¬ padkowego przeksztalcane sa na wyjsciu mieszacza w napiecie sinusoidalne o amplitudzie proporcjonal¬ nej do amplitudy zmian obwiedni i czestotliwosci rSwnej czestotliwosci tych zmian.Identyczne zmiany obwiedni sygnalu wypadkowe¬ go na wejsciu mieszacza uzyskuje sie, jesli w miej- ste; sygnalu odbieranego o czestotliwosci nieznacznie rózniacej sie od czestotliwosci nadajnika podany zo¬ stacie, sygnal Symulujacy o czestotliwosci dokladnie równej czestotliwosci nadajnika zmodulowany w amplitudzie sinusoidalnie z glebokoscia modulacji m. Sposób powstawania-wówczas sygnalu wypadko¬ wego pókrazaliy jeit n^ rysiinku fig. 2. Amplituda zmian obwiedni zalezy wówczas od amplitudy syg¬ nalu- s^rtólujacega-IJn, glebokosci modulacji tego sygnalu m oraz od róznicy faz q sygnalu symuluja¬ cego i sygnalu nadajnika lJn. Maksymalna ampli¬ tuda zmian obwiedni wystapi dla q równego: " . Zmiany obwiedni sygnalu wypadkowego sa wów¬ czas sinusoidalne. Jesli czestotliwosc modulacji równa bedzie pozadanej czestotliwosci doplerowskiej, obwiednia wypadkowego sygnalu zmieniac sie bedzie identycznie jak w przypadku dostarczenia do mie¬ szacza sygnalu odbieranego w warunkach eksploa¬ tacji. W tym przypadku dokladna wartosc czestotli¬ wosci modulujacej latwo wówczas zapewnic, a am¬ plitude zmian obwiedni mozna natomiast kontrolo¬ wac, jesli znana jest amplituda sygnalu symulujace¬ go oraz glebokosc modulacji. Konieczne jest jednak dodatkowo zachowanie stalej róznicy fazy sygnalami podawanymi na mieszacz, najlepiej równej kil, przy której wystepuje maksymalna zmiana obwiedni sygnalu wypadkowego.Urzadzenie umozliwajace wytworzenie sygnalu sy¬ mulujacego wedlug wynalazku o podanych wyzej wlasciwosciach sklada sie z polaczonych lancucho¬ wo tlumika skalowanego 2, przesuwnika fazy 3 i mo- 5 dulatora 4. Tlumik, przesuwnik fazy 3 i modulator 4 sa znanymi elementami stosowanymi w technice.Modulator powinien jednak zapewnic sinusoidalna modulacje amplitudowa z kontrolowana glebokoscia modulacji.Zasada pracy tego urzadzenia jest nastepujaca.Sygnal nadajnika badanego radaru podawany jest na wejscie 1 urzadzenia. Po przejsciu przez tlumik 2 i przesuwnik fazy 3 sygnal ten w modulatorze 4 modulowany jest sinusoidalnie w amplitudzie z gle¬ bokoscia m.Czestotliwosc i glebokosc modulacji zalezy od czestotliwosci i amplitudy napiecia modulujacego podanego na wejscie 6 modulatora 4. Sygnal na - wyjsciu 5 urzadzenia posiada zatem -te %ama-czesto- tliwosc co sygnal nadajnika. Faza jego w stosunku do fazy sygnalu nadajnika moze byc zmieniana za pomoca przesuwnika fazy 3 az do uzyskania maksy¬ malnych zmian obwiedni sygnalu wypadkowego na wejsciu mieszacza. Amplituda sygnalu wyjsciowego moze byc okreslona w odniesieniu do amplitudy sy¬ gnalu nadajnika na podstawie wskazan tlumika ska¬ lowanego 2 oraz znajomosci tlumienia modulatora 4.Glebokosc modulacji amplitudowej tego sygnalu mozna wyznaczyc mierzac amplitude napiecia modu¬ lujacego i znajac wlasciwosci modulacyjne modula¬ tora 4. Czestotliwosc modulacji mozna okreslic mie¬ rzac czestotliwosc napiecia modulujacego.Omówione wyzej urzadzenie posiada niezalezne wejscie sygnalu nadajnika badanego radaru oraz wyjscie sygnalu symulujacego. Nadaje sie ono zatem do badania radaru doplerowskiego posiadajacego dwie oddzielne anteny do nadawania i do odbioru.Przy badaniu radaru o jednej antenie wspólnej urza¬ dzenie to powinno posiadac wspólne wejscie sygna¬ lu nadajnika i wyjscie sygnalu symulujacego. Urza¬ dzenie takie sklada sie z tlumika skalowanego 2, przesuwnika fazy 3, modulatora 4 oraz cyrkulatora 8.Wszystkie elementy sa znanymi, stosowanymi w te¬ chnice. Zasada pracy tego urzadzenia jest analogicz¬ na jak urzadzenia do badania radarów o dwóch od¬ dzielnych antenach. Sygnal nadajnika badanego rada¬ ru podawany jest na wejscie 7. Cyrkulator 8 zapew¬ nia jedynie okreslony kierunek przenoszenia tego sygnalu oznaczony na rysunku strzalkami. Sygnal sy¬ mulujacy otrzymuje sie w urzadzeniu na wyjsciu 7.Wlasciwosci tego sygnalu sa identyczne jak sygnalu otrzymywanego w urzadzeniu omówionym poprze¬ dnio. Przy okresleniu amplitudy tego sygnalu uwzglednic nalezy dodatkowe tlumienie wnoszone przez cyrkulator 8.Omówiony powyzej sposób symulacji sygnalu od¬ bieranego moze byc wykorzystany nie tylko w naj¬ prostszych radarach o fali ciaglej, w których czesto- 41jwg$c doplerowska wyodrebniona jest na wyjsciu mieszacza mikrofalowego. Mozna go wykorzystac takze w innych rodzajach radarów doplerowskich na przyklad w radarach o fali ciaglej, w których sy¬ gnal odbierany wzmacniany jest na duzej czestotli- 20 25 30 35 40 45 50 55 6054844 wosci posredniej lub w radarach pracujacych impul¬ sowo. PL