RU1806384C - Method of determining distance using spectral processing of signals - Google Patents

Method of determining distance using spectral processing of signals

Info

Publication number
RU1806384C
RU1806384C SU884622768A SU4622768A RU1806384C RU 1806384 C RU1806384 C RU 1806384C SU 884622768 A SU884622768 A SU 884622768A SU 4622768 A SU4622768 A SU 4622768A RU 1806384 C RU1806384 C RU 1806384C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
ranges
frequency
range
spectral
Prior art date
Application number
SU884622768A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Александрович Перевощиков
Владимир Яковлевич Кислов
Original Assignee
Институт Радиотехники И Электроники Ан@ России
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Радиотехники И Электроники Ан@ России filed Critical Институт Радиотехники И Электроники Ан@ России
Priority to SU884622768A priority Critical patent/RU1806384C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1806384C publication Critical patent/RU1806384C/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Сущность изобретени : устройство, реализующее способ определени  дальности со спектральной обработкой сигнала, содержит генератор стационарного сигнала, направленный ответвитель, передающую антенну, приемную антенну, усилитель, блок сложени , многоканальный разветви- тель, блок анализаторов спектра, блок синхронизации , сумматор, фильтр верхних частот, регистрирующий блок и вычислитель . 5 ил.SUMMARY OF THE INVENTION: A device that implements a range-determining method with spectral signal processing comprises a stationary signal generator, a directional coupler, a transmitting antenna, a receiving antenna, an amplifier, an addition unit, a multi-channel splitter, a spectrum analyzer unit, a synchronization unit, an adder, a high-pass filter registering unit and calculator. 5 ill.

Description

Изобретение относитс  к радиолокации и может использоватьс  в ближней радиолокации дл  определени  дальности до объекта.The invention relates to radar and can be used in near radar to determine the range to an object.

Цель изобретени  - повышение чувствительности и улучшение энергетических характеристик при сохранении разрешающей способности.The purpose of the invention is to increase sensitivity and improve energy performance while maintaining resolution.

На фиг. 1-4 приведены примеры выполнени  устройства, реализующего предложенный способ (фиг.1), варианта устройства, реализующего предложенный способ (фиг.2), блок синхронизации (фиг.2), блок синхронизации (фиг.З), блок коммутации (фиг.4), на фиг.5 - эпюры, по сн ющие предложенный способ.In FIG. Figures 1-4 show examples of a device that implements the proposed method (Fig. 1), an embodiment of a device that implements the proposed method (Fig. 2), a synchronization unit (Fig. 2), a synchronization unit (Fig. 3), a switching unit (Fig. 1). 4), Fig. 5 is a diagram explaining the proposed method.

Устройство определени  дальности, реализующее предложенный способ, содержит генератор 1 стационарного сигнала, направленный ответвитель 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, усилитель 5, блок сложени , многоканальный развет- витель 7, блок 8 анализаторов спектра, блок 9 синхронизации, сумматор 10, фильтр 11The ranging device implementing the proposed method comprises a stationary signal generator 1, a directional coupler 2, a transmitting antenna 3, a receiving antenna 4, an amplifier 5, an addition unit, a multi-channel splitter 7, a spectrum analyzer unit 8, a synchronization unit 9, an adder 10, filter 11

верхних частот, регистрирующий бл ок 12 и вычислитель 13, вариант устройства определени  дальности, реализующего предложенный способ, содержит генератор 14 стационарного сигнала, направленный ответвитель 15, передающую антенну 16, приемную антенну 17, усилитель 18, блок 19 сложени , многоканальный разветвитель 20, блок 21 анализаторов спектра, блок 22 синхронизации, сумматор 23, блок 24 фильтров , блок 25 коммутации, первый и второй регистрирующие блоки 26,27 и вычислитель 28, блок 9 (22) синхронизации содержит N+1 первых источников 29 управл емого напр жени , N первых компараторов 30, N вторых компараторов 31, N вторых источников 32 управл емого напр жени , усилитель 33 и генератор 34 пилообразного напр жени , блок 25 коммутации содержит задающий тактовый генератор 35, делитель 36 частоты, генератор 37 ступенчатого напр жени , регистр 38 сдвига и К усилителей 39.of high frequencies, recording unit 12 and calculator 13, an embodiment of a ranging device implementing the proposed method comprises a stationary signal generator 14, a directional coupler 15, a transmitting antenna 16, a receiving antenna 17, an amplifier 18, an addition unit 19, a multi-channel splitter 20, a unit 21 spectrum analyzers, a synchronization unit 22, an adder 23, a filter unit 24, a switching unit 25, a first and second recording unit 26.27, and a calculator 28, a synchronization unit 9 (22) contains N + 1 of the first controlled voltage sources 29; N first comparators 30, N second comparators 31, N second controlled voltage sources 32, an amplifier 33 and a sawtooth voltage generator 34, the switching unit 25 includes a timing clock 35, a frequency divider 36, a step voltage generator 37, a shift register 38 and K amplifiers 39.

Способ определени  дальности со спектральной обработкой состоит в следующем,A method for determining a range with spectral processing is as follows.

ОABOUT

ыs

0000

ыs

При суммировании прин того и опорного сигналов получают сигнал с периодической изрезанностьюспектра, по периоду которой определ ют дальность цели. Периодическа  изрезанность спектра суммарного сигнала  вл етс  результатом интерференции прин того и опорного сигналов и представл ет собой частотную функциональную зависимость. Чтобы получить информацию о дальности цели, необходимо преобразовать частотную функциональную зависимость во, временную. Дл  этого параллельно и синхронно осуществл ют несколько последовательных анализ ов спектра в различных частотных диапазонах. Тогда в полосу пропускани  фильтра попадут сигналы разностной частоты, соответствующие различным участкам спектра исследуемого сигнала, каждый из которых определ етс  одним из диапазонов спектрального анализа. Если же указанные диапазоны определить так, чтобы разность частот между крайними нижними частотами соседних диапазонов была равна или кратна разности частот между соседними максимумами спектра исследуемого сигнала с периодической изрезанностью спектра, как это пока- .зэно на фиг.56 и фиг.бв, то тогда сигналы огибающих, соответствующие различным диапазонам анализа, будут отличатьс  по фазе друг от друга на 2 п т, где т 1,2... - целое число. При суммировании также сигналы сложатс  в фазе, а значит, амплитуда . результирующего сигнала огибающей,  вл ющегос  суммой всех сигналов огибающих, в N раз увеличитс  по сравнению с известным способом. Здесь N - число дополнительных диапазонов спектрального анализа. Разрешающа  способность не изменитс , но теперь дл  определени  дальности цели дополнительно используют еще N участков спектра. Соответственно в N раз увеличиваетс  дол  энергии сигнала, используема  дл  получени  информации о цели,When summing the received and reference signals, a signal is obtained with a periodic irregularity of the spectrum, from the period of which the target range is determined. The periodic waveform spectrum of the sum signal is the result of interference between the received and reference signals and is a frequency functional relationship. To get information about the range of the target, it is necessary to convert the frequency functional dependence into a temporary one. For this, several consecutive spectrum analyzes in different frequency ranges are carried out in parallel and synchronously. Then, the difference frequency signals corresponding to different parts of the spectrum of the signal under study, each of which is determined by one of the spectral analysis ranges, will fall into the passband of the filter. If, however, these ranges are determined so that the frequency difference between the extreme lowest frequencies of the neighboring ranges is equal to or a multiple of the frequency difference between adjacent maximums of the spectrum of the signal under study with periodic disruption of the spectrum, as shown in Fig. 56 and Fig. Bb, then envelope signals corresponding to different ranges of analysis will differ in phase from each other by 2 pt, where m 1,2 ... is an integer. When summing, the signals also add up in phase, which means the amplitude. the resulting envelope signal, which is the sum of all envelope signals, will increase N times as compared to the known method. Here N is the number of additional ranges of spectral analysis. The resolution will not change, but now an additional N spectral regions are additionally used to determine the target range. Accordingly, the fraction of signal energy used to obtain information about the target increases by a factor of N,

Условие суммировани  в фазе будет выполн тьс  также и дл  сигналов, периодическа  изрезанность спектра которых кратна периодической изрезанности исследуемого сигнала (фиг.Бв). Поэтому в спектре результирующего сигнала будут присутствовать кратные частоты, соответствующие исследуемой и кратной ей дальност м. Дл  однозначного определени  наличи  цели из результирующего сигнала выдел ют сигналы дальности, имеющие указанные кратные частоты. Измер ют амплитуду каждого сигнала дальности и определ ют наличие или отсутствие цели на исследуемой или кратной ей дальност х по амплитуде соответствующего сигнала дальности. При этом уровень мощности прин того сигнала, достаточный дл  регистрации цели, определитс  как P min/N, где Р min - мощность прин тогоThe phase summation condition will also be fulfilled for signals whose periodic irregularity of the spectrum is a multiple of the periodic irregularity of the signal under investigation (Fig. Bv). Therefore, the spectrum of the resulting signal will contain multiple frequencies corresponding to the range studied and its multiple. To unambiguously determine the presence of a target, range signals having the indicated multiple frequencies are extracted from the resulting signal. The amplitude of each range signal is measured and the presence or absence of a target at the range being studied or a multiple thereof is determined from the amplitude of the corresponding range signal. The power level of the received signal, sufficient to register the target, is defined as P min / N, where P min is the power of the received

сигнала, достаточна  дл  регистрации цели в известном способе. Таким образом, кроме улучшени  энергетических характеристик устройства, реализующего предложенный способ, достигают значительного повышени  чувствительности. Динамический диа- пазон прин того и опорного сигналов, при котором наблюдаетс  их интерференци , также расшир етс  в 2N раз, что обеспечивает повышение надежности работы устройства , реализующего предложенный способ.sufficient signal to register the target in the known method. Thus, in addition to improving the energy characteristics of the device implementing the proposed method, a significant increase in sensitivity is achieved. The dynamic range of the received and reference signals, at which their interference is observed, also expands by 2N times, which provides increased reliability of the device implementing the proposed method.

Устройство определени  дальности со спектральной обработкой работает следую- щим образом.A spectral processing range determining device operates as follows.

На выходе генератора 1 стационарного сигнала получают широкополосный шумо- подобный сигнал, который подают на вход направленного ответвител  2, где его раздел ют на зондирующий и опорный сигналы.At the output of the stationary signal generator 1, a broadband noise-like signal is obtained, which is fed to the input of a directional coupler 2, where it is divided into sounding and reference signals.

Зондирующий сигнал с выхода направленного ответвител  2 подают на передающую антенну 3, посредством которой его излучают в сторону цели. Отраженный от цели сигнал принимают приемной антенной 4 иThe probe signal from the output of the directional coupler 2 is fed to a transmitting antenna 3, by which it is radiated towards the target. The signal reflected from the target is received by the receiving antenna 4 and

направл ют затем на вход усилител  5, где его усиливают до уровн  мощности, необходимого дл  дальнейшей обработки сигнала. Прин тый и усиленный сигнал подают на первый вход блока 6 сложени , на второйthey are then sent to the input of amplifier 5, where it is amplified to the power level necessary for further signal processing. The received and amplified signal is fed to the first input of the addition unit 6, to the second

вход которого одновременно подают опорный сигнал с выхода направленного ответ- вител  2. В результате сложени  прин того и опорного сигналов на выходе блока б сложени  получают суммарный сигнал, спектрthe input of which simultaneously feeds the reference signal from the output of the directional coupler 2. As a result of the addition of the received and reference signals, the sum signal

которого имеет периодическую изрезанность и определ етс  формулойwhich has periodic ruggedness and is determined by the formula

Ф(Г) Фо(0 1 + COSФ (Г) Фо (0 1 + COS

(1)(1)

4545

где Фь(т) - спектр зондирующего сигнала.where Φι (τ) is the spectrum of the sounding signal.

Чтобы частотную функциональную зависимость вида (1) преобразовать во временную функциональную зависимость,To convert the frequency functional dependence of the form (1) into a temporary functional dependence,

0 необходимо осуществить спектральную обработку суммарного сигнала. Дл  этого суммарный сигнал с выхода блока 6 сложени  направл ют на вход многоканального раз- ветвител  7, где его раздел ют на N равных0 it is necessary to carry out spectral processing of the total signal. To this end, the total signal from the output of the addition unit 6 is sent to the input of the multi-channel splitter 7, where it is divided into N equal

5 частей, соответствующих N частотным диапазонам спектральных анализов, Получен- ные N сигналов подают на N входов блока 8 анализаторов спектра, где синхронно в различных частотных диапазонах производ т N спектральных анализов суммарного сигнала . Дл  предлагаемой спектральной обработки необходимо, чтобы разность частот между крайними нижними частотами сосед- цу диапазонов была равна или кратна отношению C/2R, где R - исследуема  дискретна  дальность. Причем дл  исследовани  других дискретных дальностей измен ют разность частот между крайними частотами соседних диапазонов. Чтобы реализовать такую спектральную обработку, требуетс  N управл ющих сигналов дл  определени  диапазона каждого из N анализаторов спектра (на фиг. 1,2 не показаны) блока 8 анализаторов спектра, а также сигнал , позвол ющий синхронизировать эти анализаторы спектра. Необходимые управл ющие сигналы получают в блоке 9 синхронизации , N выходов которого подключены к управл ющим входам блока 8 анализаторов спектра, при этом на каждый анализатор спектра подают одновременно сигнал развертки по частоте и управл ющий сигнал, определ ющий диапазон анализа. В результате такого спектрального анализа на выходе каждого анализатора спектра получают сигнал огибающей спектра соответствующего диапазона спектрального анализа. Эти N сигналов огибающих с выходов блока 8 анализаторов спектра подают на входы многоканального сумматора 10, на выходе которого.получают результирующий сигнал,  вл ющийс  суммой всех сигналов огибающих . Поскольку частотные диапазоны анализаторов спектра блока 8 анализаторов спектра смещены друг относительно друга указанным образом, то и сигналы огибающих спектра также будут смещены по фазе друг относительно друга на величину5 parts corresponding to N frequency ranges of spectral analyzes. The obtained N signals are fed to the N inputs of block 8 of spectrum analyzers, where N spectral analyzes of the total signal are synchronously performed in different frequency ranges. For the proposed spectral processing, it is necessary that the frequency difference between the lowermost frequencies of the neighboring ranges is equal to or a multiple of the C / 2R ratio, where R is the studied discrete range. Moreover, to study other discrete ranges, the frequency difference between the extreme frequencies of adjacent ranges is changed. In order to realize such spectral processing, N control signals are required to determine the range of each of the N spectrum analyzers (not shown in Fig. 1,2) of the spectrum analyzer unit 8, as well as a signal enabling synchronization of these spectrum analyzers. The necessary control signals are obtained in the synchronization unit 9, the N outputs of which are connected to the control inputs of the spectrum analyzer unit 8, while a frequency sweep signal and a control signal determining the analysis range are supplied to each spectrum analyzer. As a result of such spectral analysis, the output of each spectrum analyzer receives a signal of the envelope of the spectrum of the corresponding range of spectral analysis. These N envelope signals from the outputs of block 8 of the spectrum analyzers are fed to the inputs of a multi-channel adder 10, at the output of which a resulting signal is obtained, which is the sum of all envelope signals. Since the frequency ranges of the spectrum analyzers of block 8 of the spectrum analyzers are shifted relative to each other in this way, the signals of the spectral envelopes will also be phase shifted relative to each other by

Дрп 2л:(DRP 2L :(

2R Afa2R Afa

-m)-m)

где m - пор док, кратности;where m is the order of multiplicity;

fa - разность частот между крайними нижними частотами соседних диапазонов; m 2RAfa/c.fa is the frequency difference between the extreme lower frequencies of adjacent ranges; m 2RAfa / c.

Поэтому результирующий сигнал будет иметь следующий вид:Therefore, the resulting signal will have the following form:

М N, ATT RM N, ATT R

U(t) 2 2 Amn cos f 1 (St U (t) 2 2 Amn cos f 1 (St

m 1n + ПДГа) ,(3)m 1n + PDGa), (3)

где.5 - скорость развертки по частоте ана лизаторов спектра, Гц/С;where 5 is the sweep speed in the frequency of spectrum analyzers, Hz / C;

п - номер диапазона спектрального анализа;p is the number of the range of spectral analysis;

Агпп - амплитуда сигнала огибающей спектра.Agg - the amplitude of the signal of the envelope of the spectrum.

Из формул (2) и (3) следует, что сигналы огибающих, дл  которых выполн етс  усло- 5 вне C/2Rm Afa (4), суммируют в многоканальном сумматоре 10 в фазе и, таким образом, усиливают в N раз, а сигналы, соответствующие прочим дальност м, суммируют со случайной фазой, что равносильноIt follows from formulas (2) and (3) that the envelope signals, for which condition 5 is performed outside C / 2Rm Afa (4), are summed in the multi-channel adder 10 in phase and, thus, are amplified N times, and the signals corresponding to other ranges are summed up with a random phase, which is equivalent to

10 ослаблению сигнала. В итоге результирующий сигнал будет содержать только те сигналы , частоты которых соответствуют исследуемой дальности и дальност м, кратным ей. Полученный результирующий сиг15 нал подают на вход фильтра 11 верхних частот, где отсекают паразитные низкочастотные составл ющие, возникающие при несинфазном сложении сигналов огибающих . Выделенный высокочастотный сигнал10 attenuation of the signal. As a result, the resulting signal will contain only those signals whose frequencies correspond to the studied range and ranges that are multiples of it. The resulting resulting signal15 is fed to the input of the high-pass filter 11, where the spurious low-frequency components that occur during non-phase addition of the envelope signals are cut off. Dedicated High Frequency Signal

20 подают на вход регистрирующего блока 12, в качестве которого можно использовать низкочастотный анализатор спектра или ча- стотометр. При помощи регистрирующего блока 12 измер ют частоту f высокочастот25 нрго сигнала. Результаты измерени  подают на вычислитель 13, где дальность цели определ ют по формуле R fc/2S, после чего измен ют разность частот между20 is fed to the input of the recording unit 12, which can be used as a low-frequency spectrum analyzer or frequency meter. Using the recording unit 12, the frequency f of the high frequencies of the 25rd signal is measured. The measurement results are fed to the calculator 13, where the target range is determined by the formula R fc / 2S, after which the frequency difference between

30 крайними нижними частотами соседних диапазонов спектрального анализа при помощи блока 9 синхронизации и повтор ют все вышеуказанные операции, исследу  при этом другую дальность.- ,30 extreme lower frequencies of adjacent ranges of spectral analysis using block 9 synchronization and repeat all the above operations, while exploring a different range .-,

35 Полученный результирующий сигнал подают на вход блока 24 фильтров, где при помощи полосовых фильтров выдел ют сигналы , соответствующие различной кратности исследуемой дальности R. Частоты выделен40 ных сигналов дальности будут также кратны и равны fqm - 2m RS/c, где m 1.2...М - пор док кратности. Сигналы дальности с выхода блока 24 фильтров последовательно подают на первый регистрирующий блок 26,35 The resulting resulting signal is fed to the input of block 24 filters, where, using band-pass filters, signals corresponding to different multiplicities of the studied range R are extracted. The frequencies of the selected range signals will also be multiple and equal to fqm - 2m RS / c, where m 1.2 ... M is an order of multiplicity. The range signals from the output of the filter unit 24 are sequentially supplied to the first recording unit 26,

45 где измер ют амплитудусигнала дальности и определ ют наличие или отсутствие цели на исследуемой и кратных ей дальност х по амплитуде соответствующего сигнала дальности . При этом р наличии цели суд т по45 where they measure the amplitude of the range signal and determine the presence or absence of the target at the target and its multiple ranges from the amplitude of the corresponding range signal. Moreover, if there is a goal, the court

50 превышению амплитуды сигнала дальности определенного уровн  амплитуды, который устанавливают экспериментально. Сигналы измерени  со второго регистрирующего блока 26 подают на вычислитель 28, куда50 exceeding the amplitude of the range signal of a certain amplitude level, which is established experimentally. The measurement signals from the second recording unit 26 are supplied to the computer 28, where

55 одновременно с блока коммутации 25 подают сигналы о разности частот между крайними нижними частотами соседних диапазонов спектральных анализов и о подключении к регистрирующему блоку 15 того или иного полосового фильтра (на фиг.2 не55 simultaneously with the switching unit 25, they give signals about the frequency difference between the extreme lower frequencies of the neighboring spectral analysis ranges and about connecting one or another band-pass filter to the recording unit 15 (in FIG.

показаны) блока 14 фильтров. Дальность цели при этом определ ют по формулеshown) block 14 filters. The target range in this case is determined by the formula

RR

где Afar - разность частот между центральными частотами полосовых фильтров блока 14;where Afar is the frequency difference between the center frequencies of the bandpass filters of block 14;

Д fai - разность частот между крайними нижними частотами соседних диапазонов, соответствующа  исследуемой дальности;D fai - the frequency difference between the extreme lower frequencies of adjacent ranges, corresponding to the studied range;

К - номер фильтра, при включении которого зарегистрировано наличие цели и который определ ет кратность т, устран   св занную с этим неоднозначность в (3) и (4).K is the number of the filter, when turned on, the presence of a target is detected and which determines the multiplicity m, eliminating the associated ambiguity in (3) and (4).

Причем дл  этого измерение амплитуды сигналов дальности осуществл ют, последовательно подключа  полосовые фильтры блока 14 фильтров как к выходу многоканального сумматора 10, так и ко входу первого регистрирующего блока 26. Такое последовательное подключение производ т при помощи сигналов, которые получают в блоке 16 коммутации, Блок 14 фильтров представл ет собой набор полосовых фильтров , вход каждого из которых через электронный ключ подключен к входу блока, а выход - к выходу блока (на фиг.2 не показано ). Управл ющие входы электронных ключей подключены к блоку 16 коммутации, с которого и поступают сигналы, открывающие или закрывающие электронные ключи. При .открывании электронного ключа подключают соответствующий полосовой фильтр блока 14 фильтров к первому регистрирующему блоку 26.Moreover, for this, the measurement of the amplitude of the range signals is carried out by sequentially connecting the band-pass filters of the filter unit 14 both to the output of the multi-channel adder 10 and to the input of the first recording unit 26. Such a serial connection is made using the signals that are received in the switching unit 16, Block 14 filters is a set of bandpass filters, the input of each of which is connected through an electronic key to the input of the unit, and the output to the output of the unit (not shown in Fig. 2). The control inputs of the electronic keys are connected to the switching unit 16, from which signals are received that open or close the electronic keys. When the electronic key is opened, the corresponding band-pass filter of the filter unit 14 is connected to the first recording unit 26.

Дл  более точного измерени  дальности , в случае, если цель обнаружена на исследуемой или одной из кратных ей дальност х, измер ют частоту fg сигнала дальности при помощи регистрирующего блока 12 и вычисл ют дальность по формулеIn order to more accurately measure the range, if the target is detected on the studied or one of its multiple ranges, measure the frequency fg of the range signal using the recording unit 12 and calculate the range using the formula

R fgc/2SR fgc / 2S

Введение дискретного.и непрерывного измерени  дальностей позвол ет сочетать высокую скорость исследовани  всего диапазона дальностей на наличие цели первого метода с высокой точностью второго.The introduction of discrete and continuous range measurements allows combining the high speed of studying the entire range of ranges for the purpose of the first method with the high accuracy of the second.

После того, как определено наличие или отсутствие цели на исследуемой и кратных ей дальност х, исследуют на наличие цели область другой дискретной дальности Ri, a также дальностей, кратных ей. Дл  этого измен ют разность частот Afa между крайними нижними частотами соседних диапазонов так, чтобы соотношение Afa C/2RAfter the presence or absence of a target is determined at the target and its multiples, the region of another discrete range Ri, as well as the multiples of it, is examined for the target. To do this, the frequency difference Afa between the lowermost frequencies of adjacent ranges is changed so that the ratio Afa C / 2R

выполн лось уже дл  дальности RI, после чего повтор ют все вышеуказанные операции .Already performed for the RI range, after which all the above operations are repeated.

Разность частот между диапазонами из5 мен ют при помощи сигналов, которые вырабатывают в блоке 9 синхронизации, который работает следующим образом.The frequency difference between the ranges is changed using signals that are generated in the synchronization unit 9, which operates as follows.

При помощи N+1 источников 29 управл емого напр жени  устанавливают ниж10 ние границы частоты дл  N диапазонов спектрального анализа в блоке 8 анализаторов спектра. При этом между соседними диапазонами должна быть определенна  разность частот, которую дл  исследовани Using N + 1 controlled voltage sources 29, a lower frequency limit is set for the N ranges of spectral analysis in block 8 of the spectrum analyzers. In this case, between the adjacent ranges there should be a certain frequency difference, which for research

15 различных дальностей, кроме того, необходимо измен ть. Поскольку зависимость частоты гетеродина (на фиг.1, 2 не показан) каждого анализатора спектра блока 8 анализаторов спектра заранее известна, то за20 дача сводитс  к выработке в блоке 9 синхронизации управл ющих сигналов, разность напр жений между которыми соответствует разности частот между соседними диапазонами спектрального анализа.15 different ranges, in addition, it is necessary to change. Since the dependence of the local oscillator frequency (not shown in Figs. 1, 2) of each spectrum analyzer of spectrum analyzer unit 8 is known in advance, the problem is reduced to generating control signals in block 9, the voltage difference between which corresponds to the frequency difference between adjacent spectral ranges analysis.

25 Дл  установлени  определенной разности напр жений между управл ющими сигналами и ее изменени  используют N первых и N вторых аналоговых компараторов 30, 31, а также усилитель 33, где вырабатывают сиг30 нал поиска.25 To establish a certain voltage difference between the control signals and to change them, N first and N second analog comparators 30, 31, as well as an amplifier 33 are used, where a search signal 30 is generated.

Рассмотрим пример получени  первых управл ющих сигналов. Первый управл ющий сигнал U0 устанавливают независимоConsider an example of obtaining the first control signals. The first control signal U0 is set independently

35 от остальных сигналов. Второй же управл ющий сигнал Ui устанавливают с таким рас-г четом, чтобы он отличалс  от первого Uo по напр жению на определенную величину A U. Чтобы обеспечить заданную разность35 from the rest of the signals. The second control signal Ui is set in such a way that it differs from the first Uo in voltage by a certain value A U. To ensure a given difference

40 напр жений между управл ющими сигналами , их подают на входы первого из N первых компараторов 30, на выходе которого получают сигнал UOL пропорциональный разности напр жений между сигналами U0 и40 voltages between the control signals, they are fed to the inputs of the first of the N first comparators 30, the output of which receives a signal UOL proportional to the voltage difference between the signals U0 and

45 Ui. При помощи сигнала поиска Un, который вырабатываетс  в усилителе 33, и первого из N вторых компараторов 31 управл ют первым из N источников 29 напр жени  так, чтобы сигнал Ui, получаемый на его выходе,45 Ui. Using the search signal Un, which is generated in the amplifier 33, and the first of the N second comparators 31, the first of the N voltage sources 29 is controlled so that the signal Ui obtained at its output,

50 отличалс  по напр жению от сигнала U0 на определенную величину AU. Дл  этого сигнал Uoi с выхода первого из N вторых компараторов 30 и сигнал поиска Un подают одновременно на выходы первого из N вто55 рых компараторов 31, где их сравнивают, в результате чего получают на выходе первого из N вторых компараторов 31 сигнал авторегулировки Ua, пропорциональный разно- сти напр жений между сигналами Uoi и Un.50 differed in voltage from signal U0 by a certain amount of AU. To this end, the signal Uoi from the output of the first of the N second comparators 30 and the search signal Un are simultaneously supplied to the outputs of the first of the N second 55 comparators 31, where they are compared, as a result of which the auto-adjustment signal Ua, proportionally different are the voltages between the signals Uoi and Un.

Сигнал авторегулирбвки Ua подают на управл ющий вход второго из N+1 источников управл емого напр жени  29. В результате действи  сигнала авторегулировки Ua напр жение Ui на выходе второго из N источников 29 управл емого напр жени  измен етс  так, что Uoi становитс  рав- ным Un по напр жению. Если теперь изменить напр жение сигнала поиска 1)п, то в результате описанного процесса авторегулировки напр жение управл ющего сигнала снова изменитьс  так, чтобы Uoi была равна ип. Таким образом, измен   напр жение сигнала поиска Un. можно измен ть разность напр жений между управл ющими сигналами, а значит, и разность частот между соседними диапазонами спектрального анализа.The auto-adjustment signal Ua is supplied to the control input of the second of N + 1 controlled voltage sources 29. As a result of the action of the auto-adjustment signal Ua, the voltage Ui at the output of the second of N controlled voltage sources 29 changes so that Uoi becomes equal to Un according to voltage. If we now change the voltage of the search signal 1) n, then, as a result of the described auto-adjustment process, the voltage of the control signal is again changed so that Uoi is equal to un. Thus, changing the voltage of the search signal Un. it is possible to vary the voltage difference between the control signals, and hence the frequency difference between adjacent ranges of the spectral analysis.

.Другие управл ющие сигналы получают аналогичным образом. При этом напр жение сигнала U2 устанавливают относительно напр жени  сигнала Ui, а напр жение сигнала Уз относительно сигнала U2 и т.д..Other control signals are obtained in a similar manner. In this case, the voltage of the signal U2 is set relative to the voltage of the signal Ui, and the voltage of the signal Uz relative to the signal U2, etc.

Кроме управл ющих сигналов , при помощи которых устанавливают частотные диапазоны спектральных анализов, в блоке 9 синхронизации вырабатывают также сигнал развертки Up, при помощи которого осуществл ют синхронность всех спектральных анализов. Сигнал развертки получают на выходе генератора 34 пилообразного напр жени  и подают одновременно с управл ющими сигналами на гетеродины всех анализаторов спектра блока 8 анализаторов спектра. Чтобы предотвратить вли ние сигнала развертки на цепи авторегулировки управл ющих сигналов, последние подают на входы гетеродинов через соответствующих из М источников 31 управл емых напр жением. При этом управл ющие сигналы подают на управл ющие входы этих N источников 31, на выходе которых получают напр жение, пропорциональное напр жению соответствующего уп- равл ющего сигнала. Таким образом, управл ющие сигналы транслируют через соответствующие из N источников управл емого напр жени , которые  вл ютс  невзаимными элементами и защищают управл ющие входы соответствующих из N+1 источников 29 управл емого напр жени  от действи  сигнала развертки.In addition to the control signals by which the frequency ranges of the spectral analyzes are set, in the synchronization unit 9, a sweep signal Up is also generated, with which all spectral analyzes are synchronized. The sweep signal is obtained at the output of a sawtooth voltage generator 34 and is supplied simultaneously with control signals to the local oscillators of all spectrum analyzers of block 8 of the spectrum analyzers. In order to prevent the influence of the sweep signal on the autoregulation circuit of the control signals, the latter are supplied to the local oscillator inputs through the voltage controlled 31 sources from the M sources. In this case, the control signals are supplied to the control inputs of these N sources 31, the output of which receives a voltage proportional to the voltage of the corresponding control signal. Thus, the control signals are transmitted through the corresponding from N sources of controlled voltage, which are non-reciprocal elements and protect the control inputs of the corresponding from N + 1 controlled voltage sources 29 from the action of the scan signal.

Изменение разности частот между диапазонами спектрального анализа должно происходить только в определенные моменты , когда будет закончено последовательное включение-выключение полосовых фильтров блока 14 фильтров. Дл  этого в блоке 25 коммутации вырабатывают сигнал смещени  диапазонов спектрального анализа , представл ющий собой ступенчато измен ющеес  напр жение, которое подают на управл ющий вход усилител  33 блока 9 синхронизации.The change in the frequency difference between the ranges of the spectral analysis should occur only at certain points when the sequential on-off of the bandpass filters of the filter unit 14 is completed. For this, in the switching unit 25, a shift signal of the spectral analysis ranges is generated, which is a stepwise varying voltage, which is supplied to the control input of the amplifier 33 of the synchronization unit 9.

5Блок коммутации работает следующим образом.5 The switching unit operates as follows.

В задающем тактовом генераторе 25 , в качестве которого можно использовать мультивибратор или любой другой импуль0 сн ый генератор, вырабатывают сигнал, представл ющий периодическую последовательность импульсов; период следовани  которых Ti равен времени, необходимому дл  измерени  амплитуды сигнала дально5 сти, и определ ет таким образом скорость переключени  фильтров в блоке 24 фильтров . Этот сигнал через делитель 36 частоты подают на считывающий вход регистра 38 сдвига и непосредственно на тактовый входIn the master clock 25, which can be used as a multivibrator or any other pulse generator, a signal is generated representing a periodic sequence of pulses; the repetition period of which Ti is equal to the time required to measure the amplitude of the range signal, and thus determines the switching speed of the filters in the filter unit 24. This signal is fed through a frequency divider 36 to the read input of the shift register 38 and directly to the clock input

0 регистра 38 сдвига. При этом на первый выход регистра 38 сдвига запишетс  логическа  единица. Сигнал высокого уровн  с первого выхода регистра 38 через первый из К усилителей 39 подают на управл ющий0 register 38 shift. In this case, a logical unit is written to the first output of the shift register 38. The high level signal from the first output of the register 38 through the first of the K amplifiers 39 is fed to the control

5 вход блока 24 фильтров, подключа  тем самым первый фильтр в блоке 24 фильтров. Импульсы, поступающие на тактовый вход регистра 38 сдвига, будут перемещать сигнал высокого уровн  от первого к последне0 му выходам регистра 38 сдвига. При этом соответственно последовательно включают и выключают фильтры в блоке 24 фильтров. На выходе делител  36 частоты получают сигнал с периодом следовани  импульсов,5 input block 24 filters, thereby connecting the first filter in block 24 filters. The pulses arriving at the clock input of the shift register 38 will move the high level signal from the first to the last outputs of the shift register 38. In this case, the filters in block 24 of filters are respectively turned on and off sequentially. The output of the frequency divider 36 receives a signal with a pulse repetition period,

5 равный Т2 Ti/K, где К - число фильтров в блоке 24 фильтров. Этот сигнал подают на синхронизирующий вход генератора 37 ступенчатого напр жени , где вырабатывают сигнал смещени  диапазонов, представл 0 ющий собой ступенчато измен ющеес  йапр жение, Благодар  указанной синхронизации , ступенчатое изменение напр жени  будет происходить только после коммутации всех фильтров блока 24 фильт5 ров, В блоке 8(21)анализаторов спектра были использованы приборы С4-60, в качестве регистрирующего блока 12 (второго регистрирующего блока 27) был использован .частотомер 3-34, в качестве5 equal to T2 Ti / K, where K is the number of filters in the block of 24 filters. This signal is fed to the synchronizing input of the step voltage generator 37, where a range offset signal is generated, which is a 0 stepwise varying voltage. Due to this synchronization, a step change in voltage will occur only after switching all the filters of the block 24 filters 5, In the block 8 (21) spectrum analyzers, C4-60 instruments were used, the recording unit 12 (second recording unit 27) was used. Frequency meter 3-34, as

0 первого регистрирующего блока 26 - вольтметр В7-27.0 of the first recording unit 26 - voltmeter V7-27.

Рассмотрим конкретный случай применени  предлагаемого способа и устройства дл  его реализации. Диапазон зондируемыхConsider a specific application of the proposed method and device for its implementation. Range of probed

5 дальностей от 15 до 1000 м. При этом максимальна  разность частот fpmax между соседними максимумами спектра суммарного сигнала будет не более 10 МГц. Следовательно , ширина спектра ДР зондирующего сигнала должна быть не менее 30 МГц. Из5 ranges from 15 to 1000 m. In this case, the maximum frequency difference fpmax between adjacent maximums of the spectrum of the total signal will be no more than 10 MHz. Therefore, the spectrum width of the DR of the probing signal should be at least 30 MHz. Of

Claims (1)

диапазона зондируемых дальностей выделим дальности, дл  зондировани  которых потребуетс  относительное увеличение чувствительности . Ограничим этот диапазон дальност ми от 100 до 1000м. Этому диапа- зону соответствует fpmax 1,5 МГц. Тогда спектр сигнала A F 30 МГц можно разбить приблизительно на 20 частотных диапазонов синхронных спектральных обработок, что даст, согласно формуле (3), увеличение чувствительности на 13 дБ и расширение динамического диапазона принимаемых сигналов, в котором наблюдаетс  интерференци  прин того и опорного сигналов, приблизительно в сорок раз. Формула изобретени  Способ определени  дальности со спектральной обработкой сигнала, заключающийс  в том, что генерируют стационарный сигнал с шириной спектра не менее отноше- ни  скорости света С к дальности до цели R, раздел ют указанный сигнал на зондирующий и опорный сигналы, излучают зондирующий сигнал, принимают отраженный сигнал, суммируют прин тый и Опорный сигналы, производ т спектральную обработку суммарного сигнала, по разности частот между соседними максимумами спектра определ ют дальность до цели, отличающийс  тем, что с целью повышени  чувствительности и улучшени  энергетических характеристик при сохранении разрешающей способности, синхронно с первым производ т N аналогичных спектральных обработок суммарного сигнал в различных частотных диапазонах, причем частотные диапазоны указанных спектральных обработок выбирают так, чтобы разность частот между крайними нижними частотами соседних диапазонов была равна или кратна отношению C/2R, получают результирующий сигнал,  вл ющийс  суммой сигналов спектральных обработок, каждый из которых соответствует огибающей спектра суммарного сигнала в одном из диапазонов спектральной обработки, из результирующего сигнала выдел ют сигнал высокой частоты , отфильтровыва  низкочастотные и посто нные составл ющие, определ ют дальность по частоте fen гнала высокой частоты согласно формулеof the range of probed ranges, we single out the ranges for the sensing of which a relative increase in sensitivity will be required. We limit this range to ranges from 100 to 1000 m. This bandwidth corresponds to fpmax 1.5 MHz. Then, the spectrum of the AF signal of 30 MHz can be divided into approximately 20 frequency ranges of synchronous spectral processing, which will give, according to formula (3), an increase in sensitivity by 13 dB and expansion of the dynamic range of the received signals, in which interference of the received and reference signals is observed, approximately forty times. SUMMARY OF THE INVENTION A method for determining a range with spectral processing of a signal, which comprises generating a stationary signal with a spectral width of at least the ratio of the speed of light C to the distance to the target R, dividing said signal into sounding and reference signals, emitting a sounding signal, receiving the reflected signal, the received and Reference signals are summarized, the total signal is spectrally processed, the distance to the target is determined by the frequency difference between adjacent maximums of the spectrum, characterized in that in order to increase the sensitivity and improve energy characteristics while maintaining the resolution, N similar spectral treatments of the total signal in different frequency ranges are performed simultaneously with the first one, the frequency ranges of these spectral treatments being chosen so that the frequency difference between the extreme lower frequencies of adjacent ranges is equal to or a multiple of the C / 2R ratio, a resulting signal is obtained, which is the sum of the spectral processing signals, each of which corresponds to uet spectrum envelope of the sum signal in one of the spectral ranges processing of the resultant signal is isolated by a high frequency signal and low-frequency filtering the permanent constituents determined range of frequency fen drove high frequency according to the formula R fC/2S,R fC / 2S, где S - скорость развертки по частоте при анализе спектра.where S is the frequency sweep speed for spectrum analysis. Рыг /Ryg / A OfA of / M Фиг. 4FIG. 4 S)S) Ь 1 &B 1 & /КАуКуу// KauKuu / ЈЛЈЛ
SU884622768A 1988-11-24 1988-11-24 Method of determining distance using spectral processing of signals RU1806384C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884622768A RU1806384C (en) 1988-11-24 1988-11-24 Method of determining distance using spectral processing of signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884622768A RU1806384C (en) 1988-11-24 1988-11-24 Method of determining distance using spectral processing of signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1806384C true RU1806384C (en) 1993-03-30

Family

ID=21416286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884622768A RU1806384C (en) 1988-11-24 1988-11-24 Method of determining distance using spectral processing of signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1806384C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Виницкий А.С. Автономные радиосистемы. М.: Радио и св зь, 1980. Патент US М 3603990, кл. 343-5, 1968. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4011562A (en) Single frequency radio ranging system
EP0425006B1 (en) FM-CW radar apparatus
US4135243A (en) Single sampler heterodyne method for wideband frequency measurement
RU1806384C (en) Method of determining distance using spectral processing of signals
US4860227A (en) Circuit for measuring characteristics of a device under test
US3987443A (en) Radar
US3900869A (en) Radar signal analyzing system
SU1132207A1 (en) Two-frequency pulse spectrometer of nuclear quadruple resonance
RU2066462C1 (en) Radar with sounding two-band signal with linear frequency modulation
SU853567A1 (en) Fm reflectometer
US3230526A (en) Moving targets electromagnetic detection systems
SU1068837A1 (en) Phase meter
SU970257A1 (en) Signal phase fluctuation measuring method
SU1716465A1 (en) Device for geophysical electrical surveying
SU864172A1 (en) Recirculation-type spectrum analyzer
SU920554A1 (en) Frequency-modulated signal frequency change
SU924612A1 (en) Device for measuring phase shift in phase-manipulated signal
SU1141351A1 (en) Method and device for determination of directivity diagram in a frequency range
RU2010260C1 (en) Phase method of distance measurement
SU877449A1 (en) Atmosphere parameter ultrasonic meter
SU613339A1 (en) Meter of correlation of coherent optic sources
SU718801A1 (en) Method of measuring amplitude-phase error of phase meters
RU2071067C1 (en) Phasemeter
SU613334A1 (en) Correlator of frequency differential with coherent storage
RU2080618C1 (en) Digital processing unit of radar signals