PL64940B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IV.1972 64940 KI. 21a*,48/63 MKP GOls 9/44 Wspóltwórcy wynalazku: Stanislaw Slawinski, Andrzej Lizon, Andfzej Michalik Wlasciciel patentu; Politechnika Warszawska* Warszawa (Polska) Urzadzenie radarowe do pomiaru predkosci Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie radaro¬ we do pomiaru predkosci, wykorzystujace do po- miairu zjawisko Dopplera w zakresie fal radiowych.Stosowane obecnie urzadzenia radarowe do po¬ miaru predkosci zawieraja zwykle jedna stacje umieszczona w punkcie pomiarowymi i wykorzy¬ stuja odbicie fal radiowych od badanego obiektu, lub odwrotnie, umieszczona na danym obiekcie i wykorzystujaca odbicie fal od wyróznionego punktu odniesienia. Urzadzenia takie z zasady dzia¬ lania charakteryzuja sie malym zasiegiem oraz znaczna fluktuacja sygnalu odbieranego. Pierwsza wlasnosc ogranicza ich zastosowanie, druga utru¬ dnia odbiór sygnalu i pomiar jego czestotliwosci bedacej miara mierzonej predkosci.Niedogodnosci tych unika sie przez zastosowanie stacji odzewowej umieszczonej zwykle na bada¬ nym obiekcie. Dla zapewnienia mozliwosci pomia¬ ru predkosci stacja ta powinna retransmitowac czestotliwosc synchronizowana przez sygnal odbie¬ rany. Czestotliwosc ta nie moze byc jednak równa czestotliwosci sygnalu odbieranego, powodowaloby to 'bowiem wzbudzenie sie .ukladu odzewowego.Przyjmuje sie zatem, ze czestotliwosc emitowana przez te stacje jest proporcjonalna do czestotliwo¬ sci sygnalu odbieranego. Proporcjonalnosc te uzy¬ skuje sie przez powielenie czestotliwosci sygnalu odbieranego, jesli wspólczynnik proporcjonalnosci jest liczba calkowita lub przez odpowiednie obni¬ zenie i powielenie tej czestotliwosci, jesli wspól- 15 20 25 czynnik ten jesit bliski jednosci. W obu wypadkach uzyskanym tak sygnalem synchronizuje sie cze¬ stotliwosc nadajnika. Urzadzenia takie sa dosc zlo¬ zone i klopotliwe w realizacji szczególnie w za¬ kresie mikrofalowym, gdzie wystepuja powazne trudnosci z synchronizacja nadajnika.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia, które pozwalaloby na usuniecie tych wad.Cel ten zosital osiagniety przez zbudowanie urza¬ dzenia zawierajacego dwie stacje, glówna i odze¬ wowa, umieszczone w punkcie pomiarowym, druga na badanym obiekcie. Kazda z tych stacji posiada nadajnik i odbiornik polaczone z antena przez cyr- kulator. Na wyjsciu odbiorników wydzielane sa sy¬ gnaly o czestotliwosci [równej róznicy czestotliwo¬ sci sygnalów odbieranych i wysylanych. Do wy¬ dzielenia tych sygnalów wykorzystuje sie jako syg¬ nal heterodyny czesc sygnalu emitowanego. fWyjscie odbiornika srtacji glównej polaczone jest z miernikiem czestotliwosci przez demodulator am¬ plitudowy. Nadajnik tej stacji wyposazony jest w falomierz do kontroli jego czestotliwosci. W stacji odzewowej wyjscie odbiornika polaczone jest z mo¬ dulatorem nadajnika przez podwajacz czestotliwo* sci. Stacje te w czasie pomiani predkosci polaczo¬ ne sa ze soba za pomoca emiterowanych przez nie w sposób ciagly, kierowanych wzajemnie do siebie fal elektromagnetycznych o róznych i niezaleznych czestotliwosciach,. przy czym tylko fala wysylana przez stacje odlewowa Jest modulowana. 64 940,64 940 i ¦•< 3 Zaleta tego rozwiazania jest to, ze w stacji od¬ zewowej nadajnik jest niesyncnronizowany. W obu stacjach ponadto przy odbiorze wykorzystuje sie czesc sygnalów wysylanych jako sygnaly heterody¬ ny. Wlasnosci te znacznie upraszczaja budowe 5 urzadzenia szczególnie w zakresie mikrofalowym.Schemat blokowy urzadzenia radarowego wedlug wynalazku oraz widma sygnalów wytwarzanych przez urzadzenie sa przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy stacji 10 odzewowej, fig. 2 schemat blokowy stacji glównej, a fig,. 3.widma sygnalów.Budowa stacji odzewowej przedstawionej na fig. 1 jest nastepujaca. Antena A dolaczona jest do jednego ramienia trójramiennego cyrkulatora C, do 15 pozostalych raimion tego cyrkulatora dolaczone sa: nadajnik N oraz odbiornik (posredniej czestotliwo¬ sci ÓPC. Wyjscie odbiornika OPC polaczone jest; z wejsciem podwajacza czestotliwosci P, którego wyjscie poprzez modulator M polaczone jest z na- 20 dajnikiem N* Budowa stacji glównej przedstawionej na fig. 2 jest nastepujaca. Polaczenie anteny A, nadajnika N" oraz odbiornika posredniej czestotliwosci OPC z cyrkulatorem C jetft identyczna jak w stacji od- 25 zewowej. Na wyjscie odbiornika posredniej cze¬ stotliwosci ÓPC dolaczony jest demodulator am¬ plitudowy D, który nastepnie polaczony jest z wej¬ sciem miernika czestotliwosci np. licznika L. Do niemodulowanego nadajnika N dolaczony jest fa- 30 lomierz F. Stacja odzewowa i stacja glówna po¬ laczone sa ze soba za pomoca emitowanych przez nie w sposób ciagly, kierowanych wzajemnie do siebie fal elektromagnetycznych o róznych i nieza¬ leznych czestotliwosciach, z których modulowana 35 jest tylko fala wysylana przez stacje odzewowa.W obu stacjach w odbiornikach jako sygnaly he- terodyny wykorzystywana jest czesc sygnalów emi¬ towanych.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest na- 40 stepujace. W warunkach, gdy do anteny stacji od¬ zewowej nie dociera zaden sygnal ze stacji glów¬ nej, nadajnik odzewowy emituje fale ciagla niemo- dulowana o czestotliwosci f0. Gdy do stacji odze¬ wowej dociera sygnal stacji glównej nastepuje zmie- 45 szanie tego sygnalu z pochodzaca z przecieku i gra¬ jaca role sygnalu heterodyny czescia sygnalu f0.Na wyjsciu odbiornika odzewowego istnieje wtedy wzmocniony przebieg sinusoidalny o czestotliwosci 'o—fg. Przebieg ten po operacji podwojenia czesto- 50 tliwosci zostaje uzyty do modulacji (amplitudowej lub katowej) nadajnika odzewowego. Zatem, gdy stacja odzewowa odbiera sygnal stacji glównej, emitowany przez nia sygnal jest modulowana fala ciagla przy czym czestotliwosc przebiegu modulu- 55 jacego równa jest 2 (f0^fg).Powyzszy sygnal dociera do stacji glównej, gdzie nastepuje zmieszanie tego sygnalu z. pochodzaca z przecieku i grajaca role sygnalu heterodyny cze¬ scia niemodulowanego sygnalu fg. Widmo przebie- 60 gu na wejsciu odbiornika stacji glównej, gdy obie stacje sa nieruchome wzgledem siebie przedstawia fig. 3a. Na wyjsciu odbiornika istnieje w tych wa¬ runkach sygnal sinusoidalny o czestotliwosci f0—fg, pochodzacy od zdudnienia sygnalu heterodyny fg 65 zaleznych czestotliwosciach, z których tylko fala z prazkami fQ oraz f0—2(fo-rfgsygnalu odbiera¬ nego. Zdudnienia z ewentualnymi pozostalymi prazkami modulacyjnymi sygnale odbieranego ma¬ ja czestotliwosc 3i(f0'—fg), 5-(fo—fg) itd. i sa przez odbiornik odfiJtrowywane. Na wyjsciu demodula¬ tora amplitudowego — D pojawia sie w tych wa¬ runkach tylko napiecie stale, a licznik czestotliwo¬ sci L daje wskazaniezero. ;\ Gdy odleglosc miedzy stacja glówna a odzewo¬ wa zmniejsza sie, na skutek efektu Xopplera oma¬ wiane wyzej widma ulegaja odpowiednim przesu¬ nieciom. I tak widmo sygnalu ha wejsciu odbior¬ nika stacji odzewowej przedstawia fig. 3to, gdzie prazek ia ma czestotliwosc fg(l + a), a prazek fe czestotliwosc f0—2{f0—fg(l+a)}, przy czym „a" oznacza poprawke doplerowska; równa (przy pred¬ kosciach nierelatywistycznych) ilorazowi predkosci radialnej obu stacji wzgledem siebie przez szyb¬ kosc rozchodzenia sie fal elektromagnetycznych.Analogiczne widmo sygnalu na wejsciu odbiornika stacji glównej przedstawia fig. 3c, gdzie prazek fG ma czestotliwosc {f0—2[f0^fg(l + a)]} (1 + a), . a prazek fh czestotliwosc f0i(l + a).W wyniku przesuniecia tych prazków widma, po zdudnieniu z czestotliwosciafg, otrzymujemy na wejsciu demodulatora amplitudowego stacji glów¬ nej dwie czestotliwosci fH—fg oraz fg—fG a na jego wyjsciu czestotliwosc róznicowa , (fHrHfg- (fg-tfc) = 4afg(l + ± ) ^4 afg Wskazania licznika czestotliwosci sa zatem pro¬ porcjonalne do predkosci stacji glównej wzgledem stacji odzewowej; zaniedbanie w nawiasie wyrazu— w stosunku do 1 powoduje blad, który przy pred¬ kosci obiektu równej predkosci glosu bylby rzedu milionowych czesci procentu.Poniewaz dokladnosc pomiaru zalezy od znajo¬ mosci czestotliwosci nadajnika stacji glównej, w stacji tej przewidziany jest falomierz tej cze¬ stotliwosci — F. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie radarowe do pomiaru predkosci, zna¬ mienne tym, ze sklada sie z dwóch stacji glównej i odzewowej umieszczonych jedna na obiekcie ba¬ danym a druga w punkcie pomiarowym, wzgle¬ dem którego mierzy sie predkosc, z których kazda zawiera nadajnik (N) i odbiornik (OPC) wydzie¬ lajacy sygnal o czestotliwosci równej róznicy cze¬ stotliwosci sygnalu odbieranego i wysylanego, pola¬ czone z antena (A) przez cyrkulator (C) z tym, iz w stacji glównej wyjscie odbiornika jest polaczone z miernikiem czestotliwosci (L) przez demodulator amplitudowy (D), a nadajnik jest wyposazony w fa¬ lomierz (F), zas w stacji odzewowej wyjscie odbior¬ nika polaczone jest z modulatorem (M) nadajnika przez podwajacz czestotliwosci (P), przy czym sta¬ cje te sa polaczone ze soba za pomoca emitowanych przez nie W sposób ciagly, kierowanych wzajemnie do siebie fal elektromagnetycznych o róznych i nie-64 940 5 6 wysylana przez stacje odzewowa jest modulowana, 5 biornikach jako sygnaly heterodyny czesc sygnalów ^v obu natomiast stacjach wykorzystuje sie w od- emitowanych. KI] Rg. f. a ^H opc hH D I Ra.

2. a) fc-2(fo-f9) J l_ {9 l /" 1 fo*2(f,-f9) b) fA ,/« I/o I o , h h \f» Fi9.

3. PL