RU2009521C1

RU2009521C1 - Radar system

Info

Publication number: RU2009521C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Берсенев; С.Ю. Емельянов; Ю.А. Емельянов; И.Д. Кучер; С.П. Наговицын; К.В. Цыганков; Б.В. Чистяков
Original assignee: Берсенев Андрей Антонович; Емельянов Сергей Юрьевич; Емельянов Юрий Анатольевич; Кучер Игорь Данилович; Наговицын Сергей Петрович; Цыганков Константин Владимирович; Чистяков Борис Викторович
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: reception of information of object's motion. SUBSTANCE: Doppler system has low frequency generator 1, modulator 2, microwave oscillator 3, mixer 4, video amplifier 5, envelope detector 6, low frequency amplifier 7, threshold unit 8, filtering unit 9, actuating unit 10, transmitting aerial 12, receiving aerial 13, short-range communication channel 14. EFFECT: improved truth of information. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для получения в отраженном сигнале информации о движении объекта. The invention relates to radar and can be used to obtain information about the movement of an object in a reflected signal.

Известна система, содержащая допплеровское радарное устройство, преобразователь, амплитудный детектор, компаратор, частотный фильтр. A known system comprising a Doppler radar device, a converter, an amplitude detector, a comparator, a frequency filter.

Однако данная система имеет ограниченную чувствительность. However, this system has limited sensitivity.

Известна также радиолокационная система обнаружения движущихся целей, содержащая генератор, смеситель, усилитель, устройство запоминания, счетное устройство и циркулятор. Also known is a radar system for detecting moving targets, comprising a generator, a mixer, an amplifier, a storage device, a counting device, and a circulator.

Эта система также не обеспечивает высокую чувствительность и помехозащищенность. This system also does not provide high sensitivity and noise immunity.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой допплеровской радарной системе является система, содержащая генератор низкой частоты, модулятор, СВЧ-генератор, вход которого связан с выходом модулятора, а выход - с передающей антенной, приемную антенну, смеситель, низкочастотный усилитель, ключевую схему, интегратор, пороговое устройство, исполнительное устройство. The closest in technical essence to the proposed Doppler radar system is a system containing a low-frequency generator, a modulator, a microwave generator, the input of which is connected to the output of the modulator, and the output is connected to the transmitting antenna, receiving antenna, mixer, low-frequency amplifier, key circuit, integrator , threshold device, actuator.

Однако эта система имеет те же недостатки, что и указанные выше. Это обусловлено тем, что в данной системе сигналы с выхода смесителя подаются сразу же на высокочастотный фильтр без предварительного усиления и далее через ключевую схему на вход интегратора. Это обстоятельство не обеспечивает эффективное (четкое) выделение сигнала Допплера, особенно, если принимается сильно ослабленный отраженный от объекта сигнал. Наряду с этим в системе не обеспечивается высокая помехозащищенность за счет использования фильтров с неидеальными параметрами характеристики полосы пропускания. However, this system has the same disadvantages as indicated above. This is due to the fact that in this system the signals from the mixer output are fed immediately to the high-pass filter without preliminary amplification and then through the key circuit to the input of the integrator. This circumstance does not provide an effective (clear) separation of the Doppler signal, especially if a strongly attenuated signal reflected from the object is received. Along with this, the system does not provide high noise immunity due to the use of filters with non-ideal bandwidth characteristics.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехозащищенности. The aim of the invention is to increase the sensitivity and noise immunity.

Это достигается тем, что усовершенствуется допплеровская радарная система, содержащая приемную и передающую антенны, генератор низкой частоты, модулятор, вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, СВЧ-генератор, вход которого связан с выходом модулятора, а выход - с передающей антенной, смеситель, входом подключенный к приемной антенне, усилитель низкой частоты, пороговое устройство, вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, исполнительное устройство. This is achieved by improving the Doppler radar system containing the receiving and transmitting antennas, a low-frequency generator, a modulator, the input of which is connected to the output of the low-frequency generator, a microwave generator, the input of which is connected to the output of the modulator, and the output - to the transmitting antenna, mixer input connected to the receiving antenna, a low-frequency amplifier, a threshold device, the input of which is connected to the output of a low-frequency amplifier, an actuator.

Отличительными признаками предложенной допплеровской радарной системы являются следующие. Distinctive features of the proposed Doppler radar system are the following.

Она содержит дополнительно видеоусилитель, входом подключенный к выходу смесителя, детектор огибающей, вход которого подключен к выходу видеоусилителя, а выход - к входу усилителя низкой частоты, блок контроля, вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, а выход - к второму входу модулятора, блок фильтрации с прямоугольной полосой пропускания, вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу порогового устройства и к входу исполнительного устройства, приемная и передающая антенны связаны между собой с помощью радиоканала ближней связи. It additionally contains a video amplifier connected to the output of the mixer, an envelope detector, the input of which is connected to the output of the video amplifier, and the output to the input of a low-frequency amplifier, a control unit whose input is connected to the output of the low-frequency generator, and the output to the second input of the modulator, a filtering unit with a rectangular passband, the input and output of which are connected respectively to the output of the threshold device and to the input of the actuator, the receiving and transmitting antennas are connected using p short-range radio channel.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями. The proposed technical solution has significant differences.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемой допплеровской радарной системы; на фиг. 2 - структурная схема одного из возможных вариантов блока фильтрации с прямоугольной полосой пропускания. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed Doppler radar system; in FIG. 2 is a structural diagram of one of the possible filtering unit with a rectangular passband.

Допплеровская радарная система содержит генератор 1 низкой частоты, модулятор 2, генератор-СВЧ 3, смеситель 4, видеоусилитель 5, детектор огибающей 6, усилитель 7 низкой частоты, пороговое устройство 8, блок 9 фильтрации с прямоугольной полосой пропускания, исполнительное устройство 10, блок 11 контроля, передающую антенну 12, приемную антенну 13, радиоканал 14 ближней связи. The Doppler radar system comprises a low-frequency generator 1, a modulator 2, a microwave generator 3, a mixer 4, a video amplifier 5, an envelope detector 6, a low-frequency amplifier 7, a threshold device 8, a rectangular passband filtering unit 9, an actuator 10, block 11 control, transmitting antenna 12, receiving antenna 13, short-range radio channel 14.

Выход генератора 1 подключен к входу блока 11 и входу модулятора 2, выход которого связан с входом генератора-СВЧ 3, передающая антенна 12 подсоединена к выходу генератора-СВЧ 3, приемная антенна 13 подключена к входу смесителя 4, выход которого подключен к входу видеоусилителя 5, выход которого подключен к входу детектора огибающей 6, выход детектора огибающей 6 связан с входом усилителя 7, выход которого подключен к входу порогового устройства 8, выход блока 11 контроля подключен к второму входу модулятора 2, вход и выход блока 9 фильтрации подключены соответственно к выходу порогового устройства 8 и к входу исполнительного устройства 10, а передающая антенна 12 и приемная антенна 13 связаны между собой радиоканалом 14 ближней связи. The output of the generator 1 is connected to the input of block 11 and the input of the modulator 2, the output of which is connected to the input of the microwave generator 3, the transmitting antenna 12 is connected to the output of the microwave generator 3, the receiving antenna 13 is connected to the input of the mixer 4, the output of which is connected to the input of the video amplifier 5 the output of which is connected to the input of the envelope detector 6, the output of the envelope detector 6 is connected to the input of the amplifier 7, the output of which is connected to the input of the threshold device 8, the output of the control unit 11 is connected to the second input of the modulator 2, the input and output of the filtering unit 9 are connected respectively, to the output of the threshold device 8 and to the input of the actuator 10, and the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 13 are interconnected by a short-range radio channel 14.

Использование в предлагаемой системе блока 9 фильтрации с прямоугольной полосой пропускания позволяет существенно повысить помехозащищенность, точность и чувствительность системы. The use in the proposed system of the filtering unit 9 with a rectangular passband can significantly increase the noise immunity, accuracy and sensitivity of the system.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому блоку фильтрации является устройство, содержащее первый и второй счетчики, элемент И, подключенный выходом к входу установки в "0" первого счетчика, и генератор импульсов, выход которого связан со счетным входом первого счетчика. The closest in technical essence to the described filtering unit is a device containing the first and second counters, element And, connected by the output to the installation input at “0” of the first counter, and a pulse generator, the output of which is connected to the counting input of the first counter.

Отличительными признаками предлагаемого блока фильтрации являются следующие. Distinctive features of the proposed filtering unit are as follows.

Блок фильтрации содержит первый, второй и третий триггеры, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, и первый, второй и третий элементы ИЛИ, при этом первый, второй и третий входы второго, третьего и четвертого элементов И подключены к соответствующим выходам первого счетчика, первый, второй и третий входы пятого элемента И подключены к соответствующим выходам второго счетчика, выходы второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к входу установки в "1" первого триггера, к входу установки в "1" второго триггера, к входу установки в "0" третьего триггера и первому входу третьего элемента ИЛИ, и ко входу установки в "1" третьего триггера, первый, второй и третий входы и выход шестого элемента И подключены соответственно к единичному выходу второго триггера, к единичному выходу первого триггера и первому входу седьмого элемента И, к третьим входам седьмого и восьмого элементов И и выходу элемента И, и к третьему входу третьего элемента ИЛИ, второй вход и выход седьмого элемента И подключены соответственно к нулевому выходу второго триггера, второму входу восьмого элемента И и четвертому входу третьего элемента И и к счетному входу второго счетчика и первым входам первого и второго элементов ИЛИ, первый вход и выход восьмого элемента И подключены соответственно к нулевому выходу первого триггера и четвертому входу второго элемента И и к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ и входу установки в "0" второго счетчика, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к входу установки в "0" первого триггера и к входу установки в "0" второго триггера, единичный и нулевой выходы третьего триггера подключены соответственно к четвертому входу четвертого элемента И и шине подачи выходного сигнала и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к шине подачи выходного сигнала. The filtering unit contains the first, second and third triggers, the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth elements AND, and the first, second and third elements OR, while the first, second and third inputs of the second, third and fourth elements AND connected to the corresponding outputs of the first counter, the first, second and third inputs of the fifth element And connected to the corresponding outputs of the second counter, the outputs of the second, third, fourth and fifth elements And are connected respectively to the installation input in "1" of the first trigger, to the input of the mouth new to “1” of the second trigger, to the installation input to “0” of the third trigger and the first input of the third OR element, and to the installation input to “1” of the third trigger, the first, second and third inputs and the output of the sixth AND element are connected respectively to the unit the output of the second trigger, to the single output of the first trigger and the first input of the seventh element And, to the third inputs of the seventh and eighth elements And and the output of the element And, and to the third input of the third element OR, the second input and output of the seventh element And are connected respectively to the zero output of the second horn trigger, the second input of the eighth element And and the fourth input of the third element And and to the counting input of the second counter and the first inputs of the first and second elements OR, the first input and output of the eighth element And are connected respectively to the zero output of the first trigger and the fourth input of the second element And and to the second input of the third OR element, the output of which is connected to the second inputs of the first and second OR elements and the installation input to "0" of the second counter, the outputs of the first and second OR elements are connected respectively to the input new to the “0” of the first trigger and to the installation input to “0” of the second trigger, the single and zero outputs of the third trigger are connected respectively to the fourth input of the fourth AND element and the bus for supplying the output signal and to the first input of the And element, the second input of which is connected to the bus output signal output.

Блок 9 фильтрации с прямоугольной полосой пропускания (фиг. 2) содержит генератор 15 импульсов, первый счетчик 16 импульсов, второй счетчик 17 импульсов, первый триггер 18, второй триггер 19, третий триггер 20, элемент И 21, второй элемент И 22, третий элемент И 23, четвертый элемент И 24, пятый элемент И 25, шестой элемент И 26, седьмой элемент И 27, восьмой элемент И 28, первый элемент ИЛИ 29, второй элемент ИЛИ 30, третий элемент ИЛИ 31, шину 32 подачи входного сигнала, шину 33 подачи выходного сигнала, шину 34 подачи импульсов. Block rectangular filtering bandwidth 9 (Fig. 2) contains a pulse generator 15, a first pulse counter 16, a second pulse counter 17, a first trigger 18, a second trigger 19, a third trigger 20, an element 21, a second element 22, a third element And 23, the fourth element And 24, the fifth element And 25, the sixth element And 26, the seventh element And 27, the eighth element And 28, the first element OR 29, the second element OR 30, the third element OR 31, the input signal supply bus 32, the bus 33 of the output signal, the bus 34 of the pulse supply.

Выход генератора 15 импульсов подключен к счетному входу счетчика 16 импульсов и к шине 34 подачи импульсов, выход элемента И 21 подключен к входу установки в "0" счетчика 16 и третьим входам элементов И 26, 27, 28, первый, второй и третий входы элементов И 22, 23, 24 подключены к соответствующим выходам счетчика 16 импульсов, в четвертые входы элементов И 22, 23 - к нулевым выходам триггеров 18 и 19 соответственно, входы установки в "1" триггеров 18, 19, 20 подключены соответственно к выходам элементов И 22, 23, 25, а входы установки в "0" - соответственно к выходам элемента ИЛИ 29, элемента ИЛИ 30 и элемента И 24, первый, второй и третий входы и выход элемента ИЛИ 31 связаны соответственно с выходами элементов И 24, И 28, И 26 и с параллельно соединенными вторыми входами элементов ИЛИ 29, 30 с входом установки в "0" счетчика 17 импульсов. Выход элемента И 27 подключен к счетному входу счетчика 17, соответствующие выходы которого соединены с первым, вторым и третьим входами элемента И 25, единичные выходы триггеров 18, 19, 20 подключены соответственно к второму и первому входу элементов И 26 и И 27, к первому входу элемента И 26 и к соединенным между собой четвертому входу элемента И 24 и шине 33 подачи выходного сигнала. Нулевые выходы триггеров 18, 19, 20 подсоединены соответственно к первому входу элемента И 28, к вторым входам элементов И 27, 28, к первому входу элемента И 21, второй вход которого связан с шиной 32 подачи входного сигнала. The output of the pulse generator 15 is connected to the counting input of the pulse counter 16 and to the pulse supply bus 34, the output of the element And 21 is connected to the installation input at “0” of the counter 16 and the third inputs of the elements And 26, 27, 28, the first, second and third inputs of the elements And 22, 23, 24 are connected to the corresponding outputs of the counter 16 pulses, in the fourth inputs of the elements And 22, 23 - to the zero outputs of the triggers 18 and 19, respectively, the installation inputs in the "1" of the triggers 18, 19, 20 are connected respectively to the outputs of the elements And 22, 23, 25, and the inputs of the installation in "0" - respectively, to the outputs of the element LIE 29, OR element 30 and AND 24 element, the first, second and third inputs and output of the OR element 31 are connected respectively with the outputs of the AND 24, AND 28, AND 26 elements and with the second inputs of the OR 29, 30 elements connected in parallel with the installation input in "0" counter 17 pulses. The output of the And 27 element is connected to the counting input of the counter 17, the corresponding outputs of which are connected to the first, second and third inputs of the And 25 element, the individual outputs of the triggers 18, 19, 20 are connected respectively to the second and first input of the And 26 and And 27 elements, to the first the input of the element And 26 and to the interconnected fourth input of the element And 24 and the bus 33 of the output signal. The zero outputs of the triggers 18, 19, 20 are connected respectively to the first input of the element And 28, to the second inputs of the elements And 27, 28, to the first input of the element And 21, the second input of which is connected to the input signal supply bus 32.

Устройство фильтрации частотных сигналов с прямоугольной полосой пропускания работает следующим образом. A device for filtering frequency signals with a rectangular bandwidth operates as follows.

В исходном состоянии счетчики 16, 17 и триггеры 18, 19, 20 обнулены. С подачей импульсов опорной частоты F_оп на вход счетчика 16 осуществляется их подсчет, а по существу суммирование периодов Т_оп опорной частоты. При этом импульсы опорной частоты F_оп могут подаваться на счетный вход счетчика 16 либо от генератора 15 импульсов, либо через шину 34 подачи импульсов от внешнего генератора. Входы элементов И 22, 23, 24 подключены к соответствующим выходам счетчика 16, а входы элемента И 25 - к соответствующим выходам счетчика 17. При этом задаются установки кода периода Т_в верхней частоты F_в заданной полосы пропускания (элемент И 22), кода периода Т_н нижней частоты заданной полосы пропускания (элемент И 23), заданной длительности сигнала управления исполнительным органом (элемент И 24) и заданного количества сигналов, прошедших в полосе пропускания (элемент И 25).In the initial state, the counters 16, 17 and the triggers 18, 19, 20 are reset. With reference frequency F fed _op pulse input of the counter 16 count is carried out of, and substantially the summation period T _op reference frequency. In this case, the pulses of the reference frequency F _op can be supplied to the counting input of the counter 16 either from the pulse generator 15 or via the pulse supply bus 34 from an external generator. The inputs of the elements And 22, 23, 24 are connected to the corresponding outputs of the counter 16, and the inputs of the element And 25 to the corresponding outputs of the counter 17. In this case, the settings of the period code T _{at the} high frequency F _{in the} specified bandwidth (element And 22), period code T _{n the} lower frequency of a given bandwidth (element And 23), a given duration of the control signal of the Executive body (element And 24) and a given number of signals that have passed in the bandwidth (element And 25).

Указанные коды имеют значение "1" в тех разрядах, где имеет место подключение входа элемента И к соответствующему разряду счетчика. В разрядах, где отсутствует подключение, значения кодов равны "0". Сигналы входной частоты F_вх, которые проверяются на предмет нахождения их в заданной полосе пропускания, подаются на шину 32 и далее на вход элемента И 21. Если на другом входе элемента И 21. Если на другом входе элемента И 21 имеет место высокий уровень, задаваемый с нулевого выхода триггера 20, то сигналы F_вх проходят через элемент И 21, устанавливают счетчик 16 в нулевое состояние и подаются на третьи входы элементов И 26, 27, 28.The indicated codes have a value of "1" in those digits where the input of the And element is connected to the corresponding digit of the counter. In digits where there is no connection, the code values are "0". The signals of the input frequency F _I , which are checked for their presence in a given bandwidth, are fed to the bus 32 and then to the input of the element And 21. If at the other input of the element And 21. If at the other input of the element And 21 there is a high level specified from the zero output of the trigger 20, the signals F _I pass through the element And 21, set the counter 16 to zero and fed to the third inputs of the elements And 26, 27, 28.

Если в момент подачи входного сигнала F_вх результат счета периодов опорной частоты меньше периода Т_в верхней частоты полосы пропускания Σ Т_оп < Т_в, а на выход элемента И 28 проходит сигнал и далее через элемент ИЛИ 31 на вход установки в "0" счетчика 17, то счетчик 16 обнуляется и подсчет импульсов F_оп начинается сначала.If at the time the account F _Rin input result periods of the reference frequency shorter than the period T _{in the} upper frequency bandwidth Σ T _op _<T, and the output of AND 28 the signal passes further through an OR gate 31 to set input "0" of the counter 17, the counter 16 is reset to zero and the pulse count F _op starts over again.

Если период входной частоты Т_вх больше периода Т_в верхней частоты полосы пропускания Т_вх > Т_в, то в момент достижения равенства Σ Т_оп = Т_в на всех входах элемента И 22 имеют место высокие уровни напряжения и на его выход проходит сигнал, устанавливающий триггер 18 в единичное состояние. При этом с нулевого выхода триггера 18 на четвертый вход элемента И 22 подается низкий уровень напряжения, запрещающий прохождение сигналов через элемент И 22.If the period of the input frequency T _{in is} longer than the period T _{in the} upper frequency of the passband T _I > T _in , then at the moment of reaching the equality Σ T _op = T _in all inputs of the element And 22 there are high voltage levels and a signal passes to its output, setting trigger 18 in a single state. At the same time, from the zero output of the trigger 18 to the fourth input of the And 22 element, a low voltage level is supplied, prohibiting the passage of signals through the And 22 element.

Если период входной частоты больше периода верхней частоты, но меньше периода нижней частоты Т_в < Т_вх < Т_н, т. е. выполняется условие нахождения входной частоты в пределах заданной полосы пропускания, то при подаче сигнала F_вх на шину 32 на выходе элемента И 27 вырабатывается сигнал. Это обусловлено тем, что на всех входах элемента И 27 имеют место высокие уровни сигналов - с единичного выхода триггера 18, с нулевого выхода триггера 19 и с выхода элемента И 21. Сигналы с выхода элемента И 27 поступают на счетный вход счетчика 17, где суммируются, и через элементы ИЛИ 29, 30 - на нулевые входы триггеров 18, 19.If the period of the input frequency is greater than the period of the high frequency, but less than the period of the lower frequency T _at <T _I <T _n , i.e., the condition for the input frequency to be within the specified bandwidth is fulfilled, then when the signal F _{I is} applied to the bus 32 at the output of the element And 27, a signal is generated. This is due to the fact that at all the inputs of the And 27 element there are high levels of signals - from the single output of the trigger 18, from the zero output of the trigger 19 and from the output of the And 21. The signals from the output of the And 27 element go to the counting input of the counter 17, where they are summed , and through the OR elements 29, 30 - to the zero inputs of the triggers 18, 19.

Если период входной частоты больше периода нижней частоты Т_вх > Т_н, то в момент достижения равенства Σ Т_оп = Т_н на всех входах элемента И 23 имеют место высокие уровни напряжения и на его выход проходит сигнал, устанавливающий триггер 19 в единичное состояние. При этом с нулевого выхода триггера 19 на четвертый вход элемента И 23 подается низкий уровень напряжения запрещающий дальнейшее прохождение сигналов на выход данного элемента. В момент подачи входного сигнала на шину 32 на выходе элемента И 26 в данном случае вырабатывается сигнал. Это обусловлено тем, что на всех входах элемента И 26 имеют место высокие уровни сигналов - с единичного выхода триггера 18, с единичного выхода триггера 19 и с выхода элемента И 21. Сигналы с выхода элемента И 26 через элемент ИЛИ 31 поступают на вход установки в "0" счетчика 17, обнуляя результат счета в нем. Обнуляется также результат счета в счетчике 16 и процесс счета начинается сначала. Сигналы с выхода элемента И 27, характеризующие нахождение входного сигнала в заданной полосе пропускания, поступают на счетный вход счетчика 17, где суммируются. При достижении суммой данных сигналов заданного значения на всех входах элемента И 25 имеют место высокие уровни напряжения и на его выход проходит сигнал, устанавливающий триггер 20 в единичное состояние. При этом на единичном выходе данного триггера появляется высокий уровень сигнала, который подается на четвертый вход элемента И 24 и на шину 33 и характеризует выходной сигнал управляющий исполнительным органом. С нулевого выхода триггера 20 в данном случае низкий уровень напряжения подается на вход элемента И 21, запрещая прохождение входных сигналов с шины 32 на выход элемента И 21.If the period of the input frequency is greater than the period of the lower frequency T _I > T _n , then at the time of reaching the equality Σ T _op = T _n , all inputs of the And 23 element have high voltage levels and a signal passes to its output, setting the trigger 19 to a single state. In this case, from the zero output of the trigger 19 to the fourth input of the element And 23 a low voltage level is prohibiting the further passage of signals to the output of this element. At the time of the input signal to the bus 32 at the output of the element And 26 in this case, a signal is generated. This is due to the fact that at all the inputs of the And 26 element there are high levels of signals - from the single output of the trigger 18, from the single output of the trigger 19 and from the output of the And 21. The signals from the output of the And 26 through the OR 31 element are fed to the installation input in "0" counter 17, zeroing the result of counting in it. The counting result in counter 16 is also reset to zero, and the counting process starts again. The signals from the output of the element And 27, characterizing the location of the input signal in a given bandwidth, are fed to the counting input of the counter 17, where they are summed. When the sum of the data signals reaches a predetermined value at all inputs of the And 25 element, high voltage levels occur and a signal passes to its output, setting the trigger 20 to a single state. At the same time, a high signal level appears on the single output of this trigger, which is fed to the fourth input of the And 24 element and to bus 33 and characterizes the output signal by the executive body. From the zero output of the trigger 20 in this case, a low voltage level is supplied to the input of the And 21 element, prohibiting the passage of input signals from the bus 32 to the output of the And 21 element.

Для задания длительности выходного сигнала, подаваемого на шину 33 используется элемент И 24, входы которого подключены к соответствующим выходам счетчика 16. В момент выработки переднего фронта выходного сигнала результат счета в счетчике 16 обнулен и в нем начинает осуществляться повторный счет. В момент достижения заданного кода длительности на всех входах элемента И 24 имеют место высокие уровни напряжения и на его выход проходит сигнал, который устанавливает триггер 20 в нулевое состояние и через элемент ИЛИ 31 обнуляет счетчик 17. При этом формируется задний фронт выходного сигнала на шине 33, запирается элемент И 24, отпирается элемент И 21 и процесс повторяется сначала. To set the duration of the output signal supplied to the bus 33, the And 24 element is used, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the counter 16. At the time of the leading edge of the output signal, the counting result in the counter 16 is reset and it starts to count again. At the time of reaching the specified duration code, all inputs of the And 24 element have high voltage levels and a signal passes to its output, which sets the trigger 20 to zero and resets the counter 17 through the OR 31 element. A trailing edge of the output signal is formed on the bus 33 , the AND element 24 is locked, the And 21 element is unlocked, and the process is repeated again.

Необходимо отметить, что для осуществления эффективной работы блока 9 фильтра с прямоугольной полосой пропускания в составе системы, значение частоты, поступающей на счетный вход счетчика 16 с выхода генератора 15 импульсов или равная ей через шину 34 от внешнего генератора, должно быть значительно больше значения частоты поступающей на вход блока 9 с выхода порогового устройства 8. It should be noted that for effective operation of the filter unit 9 with a rectangular passband as part of the system, the value of the frequency supplied to the counting input of the counter 16 from the output of the pulse generator 15 or equal to it via the bus 34 from the external generator should be significantly greater than the value of the incoming frequency to the input of block 9 from the output of the threshold device 8.

Допплеровская радарная система (фиг. 1) работает следующим образом. The Doppler radar system (Fig. 1) works as follows.

Генератор 1 низкой частоты вырабатывает тактовые импульсы для управления модулятором 2 и блоком контроля 11. Модулятор 2 формирует заданные временные и амплитудные характеристики сигнала управления генератором 3-СВЧ и их стабилизацию. Сигналы с выхода генератора 3-СВЧ поступают на передающую антенну 12, которая излучает в пространство импульсные СВЧ-колебания с несущей частотой F_о. При этом часть излучаемой энергии за счет воздействия поля вокруг передающей антенны 12 (за счет конечной (заданной) развязки между приемным и передающим трактом) подается в приемную антенну 13 и с ее выхода на вход смесителя 4. Передача части энергии излучаемого поля от передающей антенны 12 непосредственно на приемную антенну 13 осуществляется через радиоканал 14 ближней связи. Радиоканал 14 ближней связи представляет собой эффективную электрическую связь через эфир между передающей 12 и приемной 13 антеннами, которая осуществляется за счет оптимального выбора формы и величин поверхностей антенн и расстояний между ними.The low-frequency generator 1 generates clock pulses for controlling the modulator 2 and the control unit 11. Modulator 2 generates the specified time and amplitude characteristics of the control signal of the 3-microwave generator and their stabilization. The signals from the output of the 3-microwave generator are fed to a transmitting antenna 12, which emits into the space pulsed microwave oscillations with a carrier frequency F _about . In this case, part of the radiated energy due to the influence of the field around the transmitting antenna 12 (due to the final (predetermined) isolation between the receiving and transmitting paths) is supplied to the receiving antenna 13 and from its output to the input of the mixer 4. The transmission of part of the energy of the radiated field from the transmitting antenna 12 directly to the receiving antenna 13 is via a short-range radio channel 14. The short-range radio channel 14 is an effective electrical connection via ether between the transmitting 12 and receiving 13 antennas, which is carried out due to the optimal choice of the shape and size of the antenna surfaces and the distances between them.

Сигналы, отраженные от движущихся объектов, воспринимаются приемной антенной 13 с допплеровской добавкой по частоте F_д, пропорциональной скорости перемещения в радиальном направлении к излучателю. С выхода антенны 13 принятые сигналы подаются на вход смесителя 4. Таким образом на вход смесителя 4 подаются два вида сигналов: с частотой F_o (излучаемые сигналы) и с частотой F_o + F_д (отраженные от движущегося объекта сигналы).The signals reflected from moving objects are perceived by the receiving antenna 13 with a Doppler addition in frequency F _d proportional to the speed of movement in the radial direction to the emitter. From the output of the antenna 13, the received signals are fed to the input of the mixer 4. Thus, two types of signals are fed to the input of the mixer 4: with a frequency F _o (emitted signals) and with a frequency F _o + F _d (signals reflected from a moving object).

В этом случае на выходе смесителя 4 выделяется импульсный сигнал, модулированный по закону изменения частоты F_д. Далее сигнал с выхода смесителя 4 поступает на вход видеоусилителя 5, который осуществляет усиление импульсного сигнала на промежуточной частоте до величины, необходимой для работы детектора 6 огибающей.In this case, the output of the mixer 4 is allocated a pulse signal modulated according to the law of variation of the frequency F _d . Next, the signal from the output of the mixer 4 is fed to the input of the video amplifier 5, which amplifies the pulse signal at an intermediate frequency to the value necessary for the operation of the envelope detector 6.

На выходе детектора 6 огибающей происходит выделение напряжения модуляции, которое усиливается усилителем 7 низкой частоты до величины, определяемой пороговым устройством 8. При превышении заданного значения напряжением на входе порогового устройства 8 на его выходе появляется импульсный сигнал. At the output of the envelope detector 6, a modulation voltage is released, which is amplified by the low-frequency amplifier 7 to a value determined by the threshold device 8. When the specified value is exceeded by the voltage at the input of the threshold device 8, a pulse signal appears at its output.

Таким образом, на выходе порогового устройства 8 имеет место импульсная последовательность с частотой Допплера (F_д).Thus, at the output of the threshold device 8 there is a pulse sequence with a Doppler frequency (F _d ).

Сигналы с выхода порогового устройства 8 поступают на вход блока 9 фильтра с прямоугольной полосой пропускания. В блоке 9 осуществляется обработка (селекция) сигналов по частоте и формирование сигнала напряжения управления исполнительным устройством 10. В блоке 9 реализуется прямоугольная полоса пропускания для заданного диапазона частот, характеризующих скорости движущихся объектов. The signals from the output of the threshold device 8 are fed to the input of the filter unit 9 with a rectangular passband. In block 9, the frequency signals are processed (selected) and a control voltage signal is generated by the actuator 10. In block 9, a rectangular bandwidth is implemented for a given frequency range characterizing the speeds of moving objects.

Если поступающий сигнал имеет частоту, находящуюся внутри заданного диапазона, то на выходе блока 9 вырабатывается соответствующий сигнал, подаваемый на вход исполнительного устройства 10. Если же частота подаваемого сигнала находится вне пределов заданного диапазона, то на выходе блока 9 не вырабатывается никаких сигналов. В блоке 11 осуществляется с помощью счетчика формирование периодических сигналов контроля, используемых для проверки работоспособности системы как в процессе непрерывной эксплуатации, так и при проведении профилактических штатных работ. С этой целью в модуляторе 2 предусмотрен ключевой элемент, осуществляющий переключение входных сигналов модуляции соответственно либо от генератора 1 низкой частоты либо от блока 11 контроля. If the incoming signal has a frequency inside the specified range, then the output of block 9 produces a corresponding signal supplied to the input of the actuator 10. If the frequency of the supplied signal is outside the limits of the specified range, then no signals are generated at the output of block 9. In block 11, a counter is used to generate periodic control signals used to verify the system’s performance both during continuous operation and during routine preventive maintenance. For this purpose, a key element is provided in the modulator 2, which switches the modulation input signals, respectively, either from the low-frequency generator 1 or from the control unit 11.

Используемый в системе генератор 3 представляет собой известный волноводный генератор на диоде Ганна, работающий в импульсном режиме с большой скважностью (Н. С. Давыдова, Ю. З. Данюшевский. Диодные генераторы и усилители СВЧ. "Радио и связь", 1986, с. 111-115). The generator 3 used in the system is a well-known Gann diode waveguide generator operating in a pulsed mode with a high duty cycle (N. S. Davydova, Yu. Z. Daniushevsky. Microwave diode generators and amplifiers. "Radio and communication", 1986, p. 111-115).

Была проведена экспериментальная проверка работы предложенной допплеровской радарной системы. При этом генератор низкой частоты был реализован по схеме R-C генератора на элементах К561ТЛ1. An experimental verification of the operation of the proposed Doppler radar system was carried out. At the same time, the low-frequency generator was implemented according to the R-C scheme of the K561TL1 generator.

Модулятор реализован по схеме эмиттерного повторителя на элементах К561ТЛ1, К561ЛН2, КТ972А. The modulator is implemented according to the emitter follower circuit on the elements K561TL1, K561LN2, KT972A.

Волноводный генератор СВЧ выполнен с использованием диода Ганна. The waveguide microwave generator is made using a Gunn diode.

Смеситель выполнен на детекторном СВЧ диоде 2А203А. The mixer is made on a microwave detector diode 2A203A.

Видеоусилитель собран на элементах 159НТ1В. The video amplifier is assembled on elements 159НТ1В.

Детектор огибающей собран по схеме однодиодного детектора на элементах 2Д522Б. The envelope detector is assembled according to the scheme of a single-diode detector on 2D522B elements.

Усилитель низкой частоты собран по схеме 3-х каскадного усилителя на элементах К140УД3. The low-frequency amplifier is assembled according to the scheme of a 3-stage amplifier based on the K140UD3 elements.

Пороговое устройство собрано по схеме триггера Шмитта на элементах К561ТЛ1. The threshold device is assembled according to the Schmitt trigger scheme on the elements K561TL1.

Блок фильтрации собран на элементах К561ИЕ16, К561ИЕ10, К561ТЛ1, К561ЛН2. The filtering unit is assembled on elements K561IE16, K561IE10, K561TL1, K561LN2.

Исполнительное устройство реализовано на элементах КТ3102ЕМ, РЭС-10, 2Д22Б, АЛ307БМ. The executive device is implemented on the elements of KT3102EM, RES-10, 2D22B, AL307BM.

Блок контроля реализован с использованием элементов К561ИЕ10, К561ЛН2. The control unit is implemented using elements K561IE10, K561LN2.

При проведении испытаний с помощью модулятора формировались заданные временные и амплитудные характеристики управления генератором СВЧ (τ = 5 мксек, Т = = 750 мксек, И_имп = 9 В) и их стабилизация.When conducting tests using a modulator, the specified time and amplitude characteristics of the control of the microwave generator (τ = 5 μs, T = 750 μs, And _imp = 9 V) and their stabilization were formed.

При этом генератор-СВЧ, выполненный на диоде Ганна, обеспечивал вместе с передающей антенной импульсные высокочастотные колебания с несущей частотой F_о.In this case, the microwave generator, made on the Gunn diode, provided, together with the transmitting antenna, pulsed high-frequency oscillations with a carrier frequency F _about .

В качестве движущегося объекта использовался вентилятор с металлизированной лопастью, расположенной на расстоянии 3-х метров от передающей антенны. При этом объект передвигался с переменной скоростью. As a moving object, a fan with a metallized blade located at a distance of 3 meters from the transmitting antenna was used. In this case, the object moved with a variable speed.

В процессе испытаний было установлено, что осуществляется уверенный прием отраженных от движущегося объекта сигналов, их выделение и обработка. During the tests, it was found that the signals received from the moving object are confidently received, extracted and processed.

При заданной полосе пропускания частот, характеризующих соответствующий диапазон скоростей движущихся объектов зафиксировано прохождение сигналов на вход исполнительного устройства с частотами входящими в заданную полосу пропускания. For a given bandwidth of frequencies characterizing the corresponding range of speeds of moving objects, the passage of signals to the input of the actuator with frequencies included in the given bandwidth is recorded.

Сигналы же с частотами, выходящими за пределы заданной полосы пропускания, на вход исполнительного устройства не проходили. Signals with frequencies outside the specified bandwidth did not pass to the input of the actuator.

Технико-экономическое преимущество предложенной системы по сравнению с известными вариантами заключается в том, что она с помощью простых средств обеспечивает существенное повышение чувствительности и помехозащищенности. Повышение чувствительности обусловлено обеспечением усиления сигналов с выхода смесителя и последующего выделения полезного сигнала. При этом осуществляется возможность уверенного выделения полезного сигнала особенно в тех случаях, когда имеет место прием сильно ослабленных отраженных от объекта сигналов. В известных же системах сигналы с выхода смесителя поступают сразу же на фильтр с последующим интегрированием, в результате чего снижается возможность уверенного выделения полезного сигнала из спектра других сигналов в том числе и от помех и от шумов. The technical and economic advantage of the proposed system compared to the known options is that it, with the help of simple means, provides a significant increase in sensitivity and noise immunity. The increase in sensitivity is due to the provision of amplification of signals from the output of the mixer and the subsequent selection of the useful signal. At the same time, it is possible to reliably select a useful signal, especially in those cases when there is a reception of strongly attenuated signals reflected from the object. In well-known systems, the signals from the mixer output immediately go to the filter with subsequent integration, which reduces the possibility of reliably extracting a useful signal from the spectrum of other signals, including interference and noise.

Повышение помехозащищенности обусловлено тем, что в отличие от известных вариантов в предложенной системе реализуется идеально-прямоугольная характеристика полосы пропускания за счет использования специфического блока фильтра, что позволяет осуществить четкую селекцию сигналов. В результате сигналы помех и сигналы от объектов с другими скоростями движения, не входящими в заданный диапазон, не проходят на вход исполнительного устройства. The increase in noise immunity is due to the fact that, in contrast to the known options, the proposed system implements an ideally rectangular characteristic of the bandwidth due to the use of a specific filter unit, which allows for clear selection of signals. As a result, interference signals and signals from objects with other speeds that are not in the specified range do not pass to the input of the actuator.

Наряду с этим обеспечивается существенное повышение точности в области верхней и нижней границ заданной полосы пропускания, что обеспечивает повышение помехозащищенности и чувствительности системы. (56) Патент США N 4131889, кл. GB 01 S 13/58, 1977. Along with this, a significant increase in accuracy is provided in the region of the upper and lower boundaries of a given bandwidth, which provides increased noise immunity and system sensitivity. (56) U.S. Patent No. 4,131,889, CL. GB 01 S 13/58, 1977.

Claims

1. DOPPLER RADAR SYSTEM, comprising a receiving and transmitting antenna, a low-frequency generator, a modulator, the first input of which is connected to the output of the low-frequency generator, a microwave (microwave) generator, the input of which is connected to the output of the modulator, and the output - to the transmitting antenna, mixer, the input of which is connected to the receiving antenna, a low-frequency amplifier, a threshold unit, the input of which is connected to the output of a low-frequency amplifier, an executive unit, characterized in that, in order to increase sensitivity and noise In this case, a video amplifier is introduced, the input of which is connected to the output of the mixer, an envelope detector, the input of which is connected to the output of the video amplifier, and the output to the input of a low-frequency amplifier, a control unit whose input is connected to the output of the low-frequency generator, and the output to the second input of the modulator , a filtering unit with a rectangular passband, the input and output of which are connected respectively to the output of the threshold unit and the input of the executive unit, and the receiving and transmitting antennas are connected by a short-range radio channel.

2. The system according to p. 1, characterized in that the filtering unit with a rectangular passband contains the first and second pulse counters, the first element And, the output of which is connected to the installation input at "0" of the first counter, a pulse generator, the output of which is connected to the counting the input of the first counter, the first, second and third triggers, the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth elements AND, the first, second and third elements OR, while the first, second and third inputs of the second, third and fourth elements connected to the outputs of the first pulse counter, the first, second and third inputs of the fifth element And are connected to the corresponding outputs of the second pulse counter, the outputs of the second, third, fourth and fifth elements And are connected respectively to the installation input in "1" of the first trigger, to the installation input in " 1 "of the second trigger, to the interconnected installation input to" 0 "of the third trigger and the first input of the third OR element and the installation input to" 1 "of the third trigger, the single output of the first trigger is connected to the second input of the sixth AND element and the first input of the seventh element And, the zero output of the first trigger is connected to the first input of the eighth element And and the fourth input of the second element And, the single output of the second trigger is connected to the first input of the sixth element And, the zero output of the second trigger is connected to the second inputs of the seventh and eighth elements And and the fourth input of the third element And, the output of the first element And is connected to the third inputs of the sixth, seventh and eighth elements And, the outputs of the sixth and eighth elements And are connected to the third and second inputs of the third ele OR, respectively, the output of the seventh AND element is connected to the first inputs of the first and second OR elements and the counting input of the second pulse counter, the output of the third element is connected to the second inputs of the first and second OR elements and the installation input to “0” of the second pulse counter, the outputs of the first and the second elements OR are connected respectively to the inputs of the installation in "0" of the first and second triggers, a single output of the third trigger is connected to the fourth input of the fourth element And is the output of the filtering unit, and zero output of the third flip-flop connected to the first input of the first AND gate, the second input of which is the input of the filtering unit, and a counting input of the first pulse counter is supplying input pulses.