Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.X.1969 58327 KI. 21 a4, 48/63 MKP GOls <3/^£f lcrnrELNiAr Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Stanislaw Slawinski, dr inz. An¬ drzej Lizon, inz. Jerzy Raciborski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Radiolokacji), Warszawa (Polska) Radarowe urzadzenie do pomiaru predkosci Przedmiotem wynalazku jest radarowe urzadze¬ nie do pomiaru predkosci poruszajacych sie obiek¬ tów, a zwlaszcza pojazdów mechanicznych. Urza¬ dzenie wedlug wynalazku sklada sie z nadajnika, odbiornika z miernikiem czestotliwosci i ukladu spustowego. Do pomiaru predkosci wykorzystuje sie zjawisko Dopplera. Sygnal o czestotliwosci do- plerowskiej proporcjonalnej do mierzonej predko¬ sci wyodrebnia sie na wyjsciu mieszacza mikro¬ falowego.Znane sa rózne sposoby budowy takich urzadzen.Ograniczaja sie one jednak glównie do ukladów opartych o technike lampowa lub tez czesciowo lampowa, a czesciowo tranzystorowa. Wada tych urzadzen glównie ze wzgledu na polowe warunki ich wykorzystania sa stosunkowo duze wymiary i ciezar, duzy pobór mocy zasilania oraz koniecznosc przetwarzania niskich napiec akumulatorowych zródel zasilania na napiecia znacznie wyzsze nie¬ zbedne do zasilania uzytych lamp.Urzadzenie wedlug wynalazku ma na celu usu¬ niecie tych wad. Zbudowane jest ono calkowicie na ukladach tranzystorowych i pólprzewodniko¬ wych za wyjatkiem mikrofalowej lampy nadaw¬ czej. Umozliwia to znaczne zmniejszenie ciezaru, objetosci oraz pobieranej mocy, co szczególnie jest korzystne przy przenosnej aparaturze polowej.Schemat blokowy urzadzenia wedlug wynalaz¬ ku pokazany jest na fig. 1. Sklada sie ono z na¬ dajnika 10, i w przykladowym rozwiazaniu ukla- 10 15 20 25 30 du mikrofalowego z trójramiennego cyrkulatora ferrytowego 8 laczacego nadajnik 10 z antena 7 oraz antene 7 z mieszaczem mikrofalowym 2, oraz w kazdym przypadku ze wzmacniacza waskopas¬ mowego 3, ukladu progowego 4, ukladu ksztaltuja¬ cego 5, polaczonych kaskadowo do wyjscia mie¬ szacza mikrofalowego 2, miernika 9 pradu stalego i ukladu spustowego 6 dolaczonych do wyjscia ukladu ksztaltujacego 5 oraz z imitatora 1, wla¬ czanego przelacznikiem na wejscie ukladu ksztal¬ tujacego 5.Nadajnik 10 wytwarza sygnal niemodulowany przesylany do anteny 7 poprzez cyrkulator ferry¬ towy 8. Sygnal odbierany z anteny 7 poprzez cyr¬ kulator 8 przesylany jest do mieszacza 2. Do mie¬ szacza dochodzi takze sygnal nadajnika odbity od celowo niedopasowanej anteny. W wyniku zmiesza¬ nia w mieszaczu 'sygnalu odbieranego z wysyla¬ nym uzyskuje sie sygnal o czestotliwosci doplerow- skiej. A Sygnal ten wzmacniany jest we wzmacniaczu 3.Jesli amplituda tego sygnalu jest wieksza od usta¬ lonej wartosci progowej, przechodzi on przez uklad progowy 4 i przeksztalcany jest w ukladzie ksztal¬ tujacym 5 w prostokatne impulsy pradu o stalej amplitudzie i czasie trwania i o czestotliwosci rów¬ nej czestotliwosci doplerowskiej sygnalu odbiera¬ nego. Srednia wartosc tego pradu mierzona mier¬ nikiem 9 pradu stalego proporcjonalna jest do czestotliwosci doplerowskiej oraz do mierzonej 583273 predkosci obiektu. Zwiekszenie sredniej wartosci tego pradu powyzej ustalonej wartosci powoduje przelaczenie ukladu spustowego 6 wlaczajacego sygnal alarmowy. Imitator 1 umozliwia przece- chowanie poziomu przelaczania ukladu spustowe¬ go 6. Dostarcza on przy cechowaniu, przebiegu o zmienianej czestotliwosci w miejsce sygnalu od¬ bieranego.W celu unikniecia blednych wskazan predkosci mogacych wystapic pod wplywem szumów wlas¬ nych odbiornika urzadzenia radarowego wedlug wynalazku przy braku sygnalu odbieranego lub przy malej jego amplitudzie zastosowano uklad progowy 4, którego charakterystyka pokazana jest na fig. 2, a schemat przy uzyciu tranzystorów ty¬ pu n-p-n na fig. 3. Jest to przerzutnik dwusta- bilny 13 z progiem dzialania sterowany napieciem sygnalu odbieranego Uwej z wtórnika emitero- wego 11 za posrednictwem prostownika szczyto¬ wego 12.Napiecie wyjsciowe Uwyj z kolektora tranzysto¬ ra 20 steruje diodowym ukladem bramkowania 14.Przy braku sygnalu wejsciowego tranzystor 20 nie przewodzi, duze napiecie na jego kolektorze zaty¬ ka diode 21 uniemozliwiajac przechodzenie jakich¬ kolwiek przebiegów wejsciowych. Przy wzroscie sygnalu wejsciowego po przekroczeniu wartosci progowej U2 napiecie na wyjsciu przerzutnika sko¬ kowo maleje umozliwiajac przenoszenie sygnalu wejsciowego przez diode 21 bez znieksztalcen.Przy zmniejszaniu napiecia wejsciowego napie¬ cie wyjsciowe przerzutnika 13 zmienia sie skoko¬ wo dopiero po przekroczeniu wartosci progowej wstecznej Uj. Towarzyszy temu zatkanie diody 21.Uzyskana w ten sposób „petla" charakterystyki przenoszenia ukladu progowego umozliwia po^ prawna prace urzadzenia takze przy czesciowych zanikach sygnalu odbieranego odbitego od obiek¬ tów o zlozonych ksztaltach. Najkorzystniejsze wy¬ niki uzyskuje sie dla lyUi =; 2^3. Wartosc pro¬ gu dzialania Ua zmienia aie przez zmiane wartosci dzielnika oporowego 15, 16, stosunek U^/Uj zmie¬ nia sie doborem wartosci oporników 17, 18, 19.Pomiar czestotliwosci doplerowskiej sygnalu od¬ bieranego w urzadzeniu wedlug wynalazku odby¬ wa sie w wyniku przeksztalcenia sygnalu odbie¬ ranego w ciag impulsów prostokatnych o tej sa¬ mej czestotliwosci i o stalym czasie trwania. Uzy¬ skuje sie to za pomoca jednostabilnego przerzut¬ nika o sprzezeniu emiterowym wyzwalanego raz na okres doplerowski sygnalu odbieranego. Uzy¬ skane z przerzutnika impulsy podawane sa do ukladu ogranicznika amplitudy. Srednia wartosc pradu na wyjsciu ogranicznika jest miara czesto¬ tliwosci doplerowskiej sygnalu odbieranego. Ta- kio rozwiazanie ukladu pomiaru czestotliwosci umozliwia uzyskanie duzych przyrostów pradu w funkcji czestotliwosci przy malych napieciach za¬ silania ukladów tranzystorowych.Stabilizacja amplitudy impulsów pradowych uzy¬ skana jest w ukladzie ogranicznika amplitudy, któ¬ rego schemat pokazany jest na fig. 4. Jest to wtór¬ nik emiterowy zbudowany na tranzystorze krze¬ mowym 24 x polaryzacja bazy za pomoca diody 58327 4 germanowej 23. Wykorzystujac wlasciwosc prze¬ wodzenia zlacza germanowego przy znacznie niz* szym napieciu niz zlacza krzemowego uzyskano przy braku impulsów wejsciowych calkowite zat- 5 kanie wtórnika w obwodzie emitera. Dioda 23 wraz 2 kondensatorem 22 spelnia jednoczesnie role ukla¬ du odtwarzania skladowej stalej przenoszonych im¬ pulsów zapewniajac wysterowanie bazy tranzysto¬ ra 24 zawsze z tego samego poziomu bedacego nie- io co ponizej poziomu odetkania wtórnika.Stabilizacje amplitudy uzyskuje sie w obwodzie emitera wtórnika za pomoca diody Zenera 25, po¬ siadajacej napiecie Zenera mniejsze od najmniej¬ szej amplitudy impulsu na emiterze tranzystora 24. 15 Uklad ten uniezaleznia amplitude impulsów pradu na wyjsciu od napiec zasilania, od zmian amplitu¬ dy i czestotliwosci impulsów wejsciowych oraz od zmian parametrów tranzystora 24. Równolegle pola¬ czenie takich ukladów wejsciami do wspólnego u- 20 kladu ksztaltujacego impulsy wejsciowe umozliwia niezalezna wspólprace dowolnej ilosci mierników pradu stalego wskazujacych mierzona czestotli¬ wosc.Schemat ukladu spustowego zastosowanego w 20 urzadzeniu wedlug wynalazku pokazany jest na fig. 5. Sklada sie on z prostownika 26 z ukladem calkujacym przeksztalcajacym ciag impulsów wej¬ sciowych na napiecie stale, ze wzmacniacza syme¬ trycznego 27, wzmacniajacego to napiecie, z prze- 30 rzutnika dwustabilnego 28 sterowanego wzmocnio¬ nym napieciem stalym oraz z wtórnika emitero- wego 29, w obwodzie którego znajduje sie prze¬ kaznik 31 zwierajacy styki, o ile predkosc mie¬ rzona przekroczy ustalona wartosc. Zastosowanie 35 przerzutnika umozliwia uniezaleznienie sie od zmian parametrów przekaznika. Poziom napiecia, przy którym wlaczany jest przekaznik, regulowa¬ ny jest potencjometrem 30. Umozliwia to takie do¬ branie warunków pracy ukladu, by wlaczanie prze- 40 kaznika odbywalo sie przy okreslonej wartosci mierzonej predkosci. PL