RU2018871C1 - Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport - Google Patents

Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport Download PDF

Info

Publication number
RU2018871C1
RU2018871C1 SU4945915A RU2018871C1 RU 2018871 C1 RU2018871 C1 RU 2018871C1 SU 4945915 A SU4945915 A SU 4945915A RU 2018871 C1 RU2018871 C1 RU 2018871C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
range
output
amplifier
frequency
tunable
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.А. Амирян
А.В. Куликов
В.А. Потуренко
Original Assignee
Государственное научно-производственное предприятие "Исток"
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 Государственное научно-производственное предприятие "Исток" filed Critical Государственное научно-производственное предприятие "Исток"
Priority to SU4945915 priority Critical patent/RU2018871C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018871C1 publication Critical patent/RU2018871C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: vehicle-borne range-only radar has aerial 1, bidirectional frequency changer 2, intermediate frequency amplifier 3, switch 6, two integrating units 7, two amplifiers 8, range-computing unit 9, generator 10. 1-2- 3-4-5-6-7[1]-8[1]-9, 6-7-[2]-8-[2]-9, 2-10-6. EFFECT: simplified design and increased accuracy of range finder data. 1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике СВЧ, в частности к устройствам определения дальности до препятствий для наземных транспортных средств. The invention relates to electrical engineering microwave, in particular to devices for determining the distance to obstacles for land vehicles.

Известен радиолокационный дальномер для наземных транспортных средств, представляющий собой миниатюру РЛС СВЧ-диапазона для системы предупреждения столкновений автомобилей. РЛС содержит антенну и генератор с частотной модуляцией сигнала. Работа дальномера основана на сканировании луча РЛС по дороге перед транспортным средством и анализа отраженных сигналов от объектов на расстояниях до 100 м. РЛС следит за несколькими объектами и идентифицирует их по дальности, скорости и углу визирования. Known radar range finder for ground vehicles, which is a miniature microwave radar for collision avoidance systems. The radar contains an antenna and a frequency-modulated signal generator. The rangefinder’s work is based on scanning the radar beam along the road in front of the vehicle and analyzing the reflected signals from objects at distances of up to 100 m. The radar monitors several objects and identifies them by range, speed, and viewing angle.

При работе этого дальномера происходит излучение СВЧ-энергии, что вредно для окружающей среды и человека, и кроме того, создает проблему устойчивости к помехам от подобных устройств на встречном транспорте. During the operation of this rangefinder, microwave energy is emitted, which is harmful to the environment and humans, and in addition, creates the problem of resistance to interference from similar devices in oncoming vehicles.

Известен пассивный дальномер, изменяющий расстояния до объектов, имеющих собственное излучение в инфракрасном (ИК) диапазоне длин волн с заранее известными спектральными характеристиками. Устройство представляет собой двухканальный радиометрический приемник, первый и второй каналы которого содержат последовательно включенные антенну (линзу), модулятор, входной полостно-пропускающий фильтр, детектор, усилитель, интегрирующий блок, усилитель, а также схему сравнения выходных сигналов двух каналов приемника, причем модуляторы каналов синхронизированы. Принцип работы дальномера основан на определении дальности по сопоставлению выходных сигналов двух каналов. Причем эти выходные сигналы разнятся из-за различных коэффициентов поглощения электромагнитных волн атмосферой в двух частотных зонах ИК-диапазона. Known passive range finder that changes the distance to objects that have their own radiation in the infrared (IR) wavelength range with previously known spectral characteristics. The device is a two-channel radiometric receiver, the first and second channels of which contain an antenna (lens) connected in series, a modulator, an input pass-through filter, a detector, an amplifier, an integrating unit, an amplifier, and also a circuit for comparing the output signals of two receiver channels, and channel modulators synchronized. The principle of operation of the range finder is based on determining the range by comparing the output signals of two channels. Moreover, these output signals differ due to different coefficients of absorption of electromagnetic waves by the atmosphere in two frequency zones of the infrared range.

Однако при помощи такого пассивного дальномера дальность определяется только до объектов, имеющих достаточно высокий уровень собственного ИК-излучения, причем с заранее известными спектральными характеристиками контролируемого объекта. При этом сколько-нибудь точное определение дальности до ненагретых металлических объектов или объектов с неопределенными характеристиками собственного теплового излучения, например автомобилей, практически невозможно. Работа устройства в ИК-диапазоне подвержена сильному влиянию погодных условий, пыли, дыма, которые могут существенно уменьшить точность определения дальности, либо нарушить вообще работоспособность дальномера. При реализации известного схемного решения в СВЧ-или КВЧ-диапазонах конструкция дальномера будет сильно усложнена из-за двух высокочастотных трактов, которые являются наиболее сложными и трудоемкими. However, with the help of such a passive range finder, the range is determined only to objects having a sufficiently high level of intrinsic infrared radiation, moreover, with the known spectral characteristics of the controlled object. Moreover, any precise determination of the distance to unheated metal objects or objects with uncertain characteristics of their own thermal radiation, such as automobiles, is practically impossible. The operation of the device in the infrared range is strongly influenced by weather conditions, dust, smoke, which can significantly reduce the accuracy of determining the range, or disrupt the overall performance of the range finder. When implementing the known circuit design in the microwave or microwave ranges, the design of the rangefinder will be greatly complicated due to two high-frequency paths, which are the most complex and time-consuming.

Целью изобретения является упрощение устройства и увеличение точности определения дальности до металлических объектов с неопределенными, заранее неизвестными и малыми по величине собственными тепловыми излучениями, а также при работе в условиях воздействия различных погодных факторов, пыли или дыма. The aim of the invention is to simplify the device and increase the accuracy of determining the range to metal objects with uncertain, previously unknown and small in magnitude of their own thermal radiation, as well as when working under conditions of various weather factors, dust or smoke.

Это достигается тем, что в предлагаемом бортовом пассивном радиолокационном дальномере для наземных транспортных средств, содержащем антенну, последовательно соединенные детектор и первый усилитель, последовательно включенные первый интегрирующий блок, второй усилитель и блок вычисления дальности, последовательно соединенные второй интегрирующий блок и третий усилитель, выход которого подключен к второму входу блока вычисления дальности, выход которого является выходом дальномера, введены последовательно соединенные перестраиваемый двухполосный преобразователь частоты, сигнальный выход которого подключен к выходу антенны, а усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, переключатель, сигнальный вход которого соединен с выходом первого усилителя, а первый и второй выходы переключателя соединены с входами первого и второго интегрирующих блоков соответственно, генератор, выход которого подключен к управляющим входам перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты и переключателя, при этом рабочие входные частоты перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты лежат в в диапазоне 52-68 ГГц. This is achieved by the fact that in the proposed airborne passive radar range finder for land vehicles, comprising an antenna, a series-connected detector and a first amplifier, series-connected first integrating unit, second amplifier and range calculating unit, series-connected second integrating unit and third amplifier, the output of which connected to the second input of the range calculation unit, the output of which is the output of the range finder, sequentially connected tunings are introduced the second two-way frequency converter, the signal output of which is connected to the antenna output, and the intermediate-frequency amplifier, the output of which is connected to the detector input, a switch, the signal input of which is connected to the output of the first amplifier, and the first and second outputs of the switch are connected to the inputs of the first and second integrating units accordingly, a generator whose output is connected to the control inputs of a tunable two-band frequency converter and switch, while the working input frequencies are stopped frequency converter aivaemogo bi lie in the range of 52-68 GHz.

У устройств с повышенной дальностью определения расстояния до металлических объектов, рабочие входные частоты перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты находятся в диапазоне 52-58 ГГц, а значения двух центральных частот перестраиваемого двухчастотного преобразователя частоты разнесены на удвоенное значение полосы пропускания усилителя промежуточной частоты. For devices with an increased range for determining the distance to metal objects, the working input frequencies of the tunable two-band frequency converter are in the range of 52-58 GHz, and the values of the two center frequencies of the tunable two-frequency frequency converter are separated by twice the bandwidth of the intermediate frequency amplifier.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа введением одноканальной части УВЧ-диапазона, введением перестраиваемого преобразователя частоты и управляемого переключателя каналов, подключенных к синхронизирующему генератору, а также определением существенно отличных рабочих частотных диапазонов входных сигналов приемника. The proposed technical solution differs from the prototype by the introduction of a single-channel part of the UHF band, the introduction of a tunable frequency converter and a controlled switch of channels connected to a synchronizing generator, as well as the determination of significantly different operating frequency ranges of the input signals of the receiver.

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного бортового радиолокационного дальномера, где 1 - антенна, 2 - перестраиваемый двухполосный преобразователь частоты, 3 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ), 4 - детектор, 5 - первый усилитель, 6 - переключатель, 7 - первый и второй интегрирующие блоки, 8 - второй и третий усилители, 9 - блок вычисления дальности, 10 - генератор. In FIG. 1 is a structural diagram of the proposed airborne radar range finder, where 1 is the antenna, 2 is a tunable two-band frequency converter, 3 is an intermediate frequency amplifier (IFA), 4 is a detector, 5 is a first amplifier, 6 is a switch, 7 is the first and second integrating units , 8 - second and third amplifiers, 9 - range calculation unit, 10 - generator.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Принятый с приемной антенны 1 сигнал, пропорциональный радиотепловому контрасту объекта с фоном, поступает на перестраиваемый двухполосный преобразователь частоты 2 с диапазоном рабочих входных частот в области 52-68 ГГц, где он преобразуется в диапазон промежуточных частот, усиливается в УПЧ 3, детектируется в 4, усиливается первым усилителем 5. Затем выходной сигнал попеременно подается переключателем 6 на два интегрирующих блока 7 с усилителями 8. Переключение осуществляется синхронно с изменением рабочего диапазона приемника генератором 10. Усреднение во времени с заданной постоянной времени осуществляется в первом и втором интегрирующих блоках 7. При этом период частоты генератора должен быть много меньше постоянной времени интегрирующего блока. Выходные сигналы обоих интегрирующих блоков, таким образом, пропорциональны радиотепловому контрасту наблюдаемого объекта с фоном в двух разных частотных диапазонах. Информация о дальности до объекта содержится в разности выходных сигналов двух каналов радиометрического приемника, получаемой в блоке вычисления дальности 9. Предварительно выходные сигналы двух каналов выравниваются регулировкой усилителей 8 при нулевой дальности до объекта. The signal received from the receiving antenna 1, which is proportional to the radiothermal contrast of the object with the background, is fed to a tunable two-band frequency converter 2 with a range of working input frequencies in the range of 52-68 GHz, where it is converted to a range of intermediate frequencies, amplified in IF 3, detected in 4, amplified by the first amplifier 5. Then the output signal is alternately supplied by switch 6 to two integrating units 7 with amplifiers 8. Switching is performed synchronously with a change in the operating range of the generator’s receiver m 10. Averaging over time with a given time constant is carried out in the first and second integrating units 7. In this case, the generator frequency period should be much less than the time constant of the integrating unit. The output signals of both integrating units are thus proportional to the thermal thermal contrast of the observed object with the background in two different frequency ranges. Information about the distance to the object is contained in the difference of the output signals of the two channels of the radiometric receiver, obtained in the range calculation unit 9. Previously, the output signals of the two channels are aligned by adjusting the amplifiers 8 at zero distance to the object.

Выбор рабочего диапазона частот и схема построения предлагаемого дальномера заключается в следующем. Физическая суть принципа действия устройства состоит в том, что проводятся измерения радиотеплового контраста одного и того же металлического объекта одновременно в двух разных частотных областях, характеризующихся различным затуханием электромагнитных волн в атмосфере. При этом оказывается возможным однозначно определить дальность до объекта R, так как величина сигнала на выходе радиометра S при радиотепловом контрасте объекта ΔТ по отношению к флуктуационной чувствительности радиометра ΔТмин определяется отношением:
S≈

Figure 00000002
10-0,1αR где α - коэффициент затухания сигнала в атмосфере в данном диапазоне частот, дБ/км.The choice of the working frequency range and the construction scheme of the proposed rangefinder is as follows. The physical essence of the principle of operation of the device consists in the fact that measurements of the thermal thermal contrast of the same metal object are carried out simultaneously in two different frequency regions, characterized by different attenuation of electromagnetic waves in the atmosphere. In this case, it is possible to uniquely determine the distance to the object R, since the signal value at the output of the radiometer S with the radiothermal contrast of the object ΔТ with respect to the fluctuation sensitivity of the radiometer ΔT min is determined by the ratio:
S≈
Figure 00000002
10 -0.1αR where α is the attenuation coefficient of the signal in the atmosphere in this frequency range, dB / km.

При изменении радиотеплового контраста одного и того же транспортного средства одновременно в двух разных частотных диапазонах можно получить разные значения выходных сигналов. Обозначим все символы, относящиеся к одному частотному диапазону, одинаковыми индексами, например, 1 и 2. Тогда разность сигналов на выходе радиометра в двух частотных диапазонах может быть выражена формулой:
S2-S1=

Figure 00000003
10
Figure 00000004
-
Figure 00000005
10
Figure 00000006

Отсюда видно, что дальность до цели R определяется из уравнения (1), когда остальные величины могут быть определены в результате измерения. При этом максимальная дальность однозначного определения расстояния R до цели равна
Rмакс=10
Figure 00000007

Выбор рабочего диапазона следует из анализа уравнения (1). Требования к выбранному диапазону частот следующие:
в выбранном диапазоне частот объект должен обладать достаточным (по возможности максимальным) радиотепловым контрастом на окружающем его фоне, тогда значения выходных сигналов радиометра на двух частотах будут много больше ΔТмин;
так как при одинаковом значении R разница выходных сигналов тем больше, чем больше разница между коэффициентами затухания электромагнитных волн в атмосфере в двух разных частотных областях, то на выбранных двух центральных рабочих частотах коэффициенты α должны иметь максимальное отличие по величине;
предложенный бортовой пассивный радиолокационный дальномер должен сохранять работоспособность при неблагоприятных метеорологических условиях, т. е. значения коэффициентов α в двух разных частотных областях должны либо оставаться неизменными, либо разность их не должна сильно изменяться.When changing the thermal thermal contrast of the same vehicle simultaneously in two different frequency ranges, you can get different values of the output signals. Denote all the symbols belonging to the same frequency range by the same indices, for example, 1 and 2. Then, the difference of the signals at the output of the radiometer in two frequency ranges can be expressed by the formula:
S 2 -S 1 =
Figure 00000003
10
Figure 00000004
-
Figure 00000005
10
Figure 00000006

This shows that the distance to the target R is determined from equation (1), when the remaining values can be determined as a result of measurement. In this case, the maximum range of unambiguous determination of the distance R to the target is
R max = 10
Figure 00000007

The choice of the operating range follows from the analysis of equation (1). The requirements for the selected frequency range are as follows:
in the selected frequency range, the object should have sufficient (maximum possible) thermal thermal contrast against the surrounding background, then the values of the output signals of the radiometer at two frequencies will be much greater than ΔТ min ;
since for the same value of R the difference in the output signals is greater, the greater is the difference between the attenuation coefficients of electromagnetic waves in the atmosphere in two different frequency regions, then at the selected two central operating frequencies the coefficients α should have the maximum difference in magnitude;
the proposed airborne passive radar range finder should remain operational under adverse weather conditions, i.e., the values of the coefficients α in two different frequency regions should either remain unchanged, or their difference should not change much.

На фиг. 2 изображены яркостные температуры неба в зените в диапазоне частот 10-100 ГГц, определяющие максимально достижимые радиояркостные температуры объектов наблюдения; на фиг. 3, 4 приведены частотные зависимости коэффициентов затухания электромагнитных волн в атмосфере в ясную погоду, на фиг. 5 - добавки к этим коэффициентам в плохую погоду (дождь, туман). In FIG. 2 shows the brightness temperature of the sky at the zenith in the frequency range 10-100 GHz, which determines the maximum achievable radio brightness temperatures of the objects under observation; in FIG. Figures 3 and 4 show the frequency dependences of the attenuation coefficients of electromagnetic waves in the atmosphere in clear weather, and FIG. 5 - additives to these coefficients in bad weather (rain, fog).

Известно, что радиотепловой контраст металлических объектов на окружающем фоне создается отражением металлическими поверхностями "холодного" неба и зависит от радиояркостной температуры неба в зените, причем окружающим фоном может быть как поверхность земли, так и небо под малым углом к горизонту. На частотах ниже 30 ГГц радиотепловой контраст неба в зените и неба под малым углом к горизонту слишком мал, поэтому диапазон частот ниже 30 ГГц не может быть использован для реализации данного технического предложения. Из графика зависимости исходной яркостной температуры в зените при ясной погоде и облачности видно, что диапазон выше 60 ГГц обуславливает малый радиотепловой контраст объекта при облачной погоде и поэтому также не может использоваться. Из графиков зависимости затухания в атмосфере от частоты также следует, что максимальная крутизна зависимости коэффициента затухания от частоты находится в пределах 52-68 ГГц. Поэтому наиболее приемлемым диапазоном является диапазон 52-68 ГГц, так как он удовлетворяет всем сформулированным вышеперечисленным условиям. Из графика зависимости дополнительного затухания сигналов в атмосфере от частоты при дожде и тумане видно, что затухание, обусловленное атмосферными осадками и туманом в выбранном диапазоне частот, существенно не влияет на крутизну зависимости коэффициента затухания от частоты, т. е. на α2- α1. Поэтому атмосферные осадки не очень сильно влияют на точность измерения дальности, снижая при этом лишь чувствительность и предельную дальность действия устройства, так как при работе дальномера должно выполняться условие ΔТ > ΔТмин.It is known that the radiothermal contrast of metal objects against the surrounding background is created by reflection by the metal surfaces of the “cold” sky and depends on the radio brightness temperature of the sky at the zenith, both the surface of the earth and the sky at a small angle to the horizon can be the surrounding background. At frequencies below 30 GHz, the thermal thermal contrast of the sky at the zenith and the sky at a small angle to the horizon is too small, so the frequency range below 30 GHz cannot be used to implement this technical proposal. From the graph of the dependence of the initial brightness temperature at the zenith in clear weather and cloud cover, it can be seen that the range above 60 GHz causes a small radiothermal contrast of the object in cloudy weather and therefore also cannot be used. From the graphs of the dependence of the attenuation in the atmosphere on the frequency it also follows that the maximum slope of the dependence of the attenuation coefficient on the frequency is in the range 52-68 GHz. Therefore, the most acceptable range is the range of 52-68 GHz, since it satisfies all the conditions stated above. From the graph of the dependence of the additional attenuation of signals in the atmosphere on the frequency during rain and fog, it is seen that the attenuation due to precipitation and fog in the selected frequency range does not significantly affect the slope of the attenuation coefficient as a function of frequency, i.e., α 2 - α 1 . Therefore, precipitation does not very much affect the accuracy of range measurement, while reducing only the sensitivity and maximum range of the device, since the condition ΔТ> ΔТ min must be met when the range finder is operating.

Правильность выбора рабочего диапазона частот можно проиллюстрировать путем анализа численного решения уравнения (1) на ЭВМ. Для этого зададим следующие исходные данные, приближенные к реальным условиям работы дальномера: определяемая дальность R = 100 м, ширина полосы пропускания ПЧ α F = 500 МГц, расстояние между двумя центральными рабочими частотами перестраиваемого преобразователя частоты 1,5 ГГц. The correct choice of the working frequency range can be illustrated by analyzing the numerical solution of equation (1) on a computer. To do this, we set the following initial data close to the real operating conditions of the range finder: the determined range R = 100 m, the IF bandwidth α F = 500 MHz, the distance between the two central operating frequencies of the tunable frequency converter 1.5 GHz.

Диапазоны измерения следующие (ГГц): 50-52. 52-54; и т. д. до 68-70. Меняя измеряемую дальность от 100 до 10 м с шагом 10 м, получим семейство кривых, отображающих величины S2-S1, в зависимости от частоты. Значения α были получены из графика фиг. 2, т. е. для хорошей погоды и для уровня моря.The measuring ranges are as follows (GHz): 50-52. 52-54; etc. up to 68-70. Changing the measured range from 100 to 10 m in increments of 10 m, we get a family of curves representing the values of S 2 -S 1 , depending on the frequency. The values of α were obtained from the graph of FIG. 2, i.e. for good weather and for sea level.

График рассчитанной на ЭВМ зависимости (S2-S1)/ ΔТмин от центральной рабочей частоты в выбранном диапазоне частот представлен на фиг. 6.A graph of a computer-calculated dependence (S 2 -S 1 ) / ΔT min on the central operating frequency in the selected frequency range is shown in FIG. 6.

Как видно из графика, изменения величины S2-S1 при изменениях дальности максимальны в рабочих диапазонах частот 54-56 и 62-66 ГГц, но во втором случае абсолютное значение величины S2-S1 меньше из-за меньшего радиотеплового контраста объектов с фоном. В частотных диапазонах 50-52 и 68-70 ГГц работа невозможна из-за слишком малого относительного изменения величины S2-S1 от дальности. Поэтому работа устройства возможна лишь в выбранном частотном диапазоне 52-68 ГГц, но для устройства с повышенной дальностью фиксации объекта частотный диапазон должен быть выбран в области 52-58 ГГц.As can be seen from the graph, the changes in S 2 -S 1 with range changes are maximum in the operating frequency ranges 54-56 and 62-66 GHz, but in the second case, the absolute value of S 2 -S 1 is less due to the lower radio thermal contrast of objects with background. In the frequency ranges 50-52 and 68-70 GHz, operation is impossible due to a too small relative change in the value of S 2 -S 1 from the range. Therefore, the operation of the device is possible only in the selected frequency range of 52-68 GHz, but for a device with an increased range of fixation of the object, the frequency range should be selected in the region of 52-58 GHz.

Важной особенностью предложенного технического решения является сочетание модуляционной схемы радиометра, которая резко снижает требования к долговременной стабильности элементов, с одноканальным КВЧ-трактом и двухполосным приемом, который обеспечивает максимальную флуктуационную чувствительность радиометра. При этом упрощается входной тракт, наиболее дорогой при применении миллиметрового диапазона, отсутствуют высокочастотный модулятор и синхронный детектор. Двухканальная схема радиометра дополнительно уменьшает вредное влияние нестабильности коэффициента передачи одноканальной части приемного тракта, что повышает точность измерения дальности и снижает требования к термостабилизации схемы и к стабильности источников питания. Обычно устранение нестабильности тракта УПЧ при коэффициенте усиления 50-60 дБ представляет принципиальные трудности для реализации высокой флуктуационной чувствительности радиометра. В предлагаемой схеме медленные изменения коэффициента усиления действуют синхронно в обоих каналах и вычитаются в схеме сравнения. An important feature of the proposed technical solution is the combination of the modulation scheme of the radiometer, which drastically reduces the requirements for long-term stability of the elements, with a single-channel EHF path and a two-band reception, which ensures maximum fluctuation sensitivity of the radiometer. This simplifies the input path, the most expensive when using the millimeter range, there is no high-frequency modulator and synchronous detector. The two-channel radiometer circuit further reduces the harmful effect of instability of the transmission coefficient of the single-channel part of the receiving path, which increases the accuracy of range measurement and reduces the requirements for thermal stabilization of the circuit and stability of power supplies. Typically, eliminating the instability of the IF path with a gain of 50-60 dB presents fundamental difficulties for realizing the high fluctuation sensitivity of the radiometer. In the proposed scheme, slow changes in the gain operate synchronously in both channels and are subtracted in the comparison scheme.

Выбор конкретных рабочих частот перестраиваемого преобразователя частоты в диапазоне частот 52-68 ГГц и полосы пропускания тракта ПЧ неочевиден. С одной стороны, требуется увеличить разность α21, для чего диапазон частот надо выбирать по краям указанной полосы частот, а полосу пропускания ПЧ надо предельно уменьшать, но, с другой стороны, уменьшение полосы пропускания ПЧ ведет к падению чувствительности радиометра, а следовательно, к снижению дальности действия устройства.The choice of specific operating frequencies of the tunable frequency converter in the frequency range 52-68 GHz and the bandwidth of the IF path is not obvious. On the one hand, it is necessary to increase the difference α 21 , for which the frequency range must be chosen along the edges of the indicated frequency band, and the IF bandwidth should be reduced to the utmost, but, on the other hand, a decrease in the IF bandwidth leads to a decrease in the sensitivity of the radiometer, and therefore, to reduce the range of the device.

Как показал анализ уравнения (1) и численное моделирование на ЭВМ, которое может быть представлено, у устройств с повышенной дальностью фракции объектов полосы рабочих входных частот приемника на двух разных частотах должны быть примерно одинаковыми, что автоматически выполняется при данном способе реализации приемника, и отстоят друг от друга центральные рабочие частоты должны максимально, то так, чтобы не выходить за оптимальную полосу рабочих частот. Отсюда следует, что наибольшая дальность достигается, когда значения двух центральных рабочих частот перестраиваемого преобразователя частоты разнесены на удвоенное значение полосы пропускания усилителя промежуточной частоты. As shown by the analysis of equation (1) and computer numerical simulation, which can be represented, for devices with an increased range of the fraction of objects, the bands of the working input frequency of the receiver at two different frequencies should be approximately the same, which is automatically performed with this method of implementing the receiver, and from each other, the central operating frequencies should be maximally, so as not to go beyond the optimal operating frequency band. It follows that the greatest range is achieved when the values of the two central operating frequencies of the tunable frequency converter are spaced twice the bandwidth of the intermediate frequency amplifier.

Моделирование также показало, что реальные дальности неоднозначного их определения лежат в таких пределах, что практически ими можно пренебречь во всех реальных условиях применения для наземных транспортных средств. The simulation also showed that the real ranges of their ambiguous determination lie within such limits that practically they can be neglected in all real conditions of use for land vehicles.

Расчет показал, что в хорошую погоду предельная дальность действия предложенного устройства с размерами антенны, соизмеримыми с размерами фар автомобиля (объект - легковой автомобиль), реализуемого на современной элементной базе, составляет около 160 м, а в дождь интенсивностью до 4 мм/ч - 80 м. The calculation showed that in good weather the maximum range of the proposed device with antenna sizes comparable with the dimensions of the car headlights (the object is a passenger car), implemented on a modern element base, is about 160 m, and in rain with an intensity of up to 4 mm / h - 80 m

Claims (2)

1. БОРТОВОЙ ПАССИВНЫЙ РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ДАЛЬНОМЕР ДЛЯ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащий антенну, последовательно соединенные детектор и первый усилитель, последовательно включенные первый интегрирующий блок, второй усилитель и блок вычисления дальности, последовательно соединенные второй интегрирующий блок и третий усилитель, выход которого подключен к второму входу блока вычисления дальности, выход которого является выходом дальномера, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности определения дальности до металлических объектов, введены последовательно соединенные перестраиваемый двухполосный преобразователь частоты, сигнальный вход которого подключен к выходу антенны, и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу детектора, переключатель, сигнальный вход которого соединен с выходом первого усилителя, а первый и второй выходы - с входами первого и второго интегрирующих блоков соответственно, генератор, выход которого подключен к управляющим входам перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты и переключателя, при этом рабочие входные частоты перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты лежат в диапазоне 52 - 68 ГГц. 1. On-board passive radar range finder for terrestrial vehicles, comprising an antenna, a serially connected detector and a first amplifier, serially connected to a first integrating unit, a second amplifier and a range calculating unit, serially connected to a second integrating unit and a third amplifier, the output of which is connected to the second input of the unit calculating the range, the output of which is the output of the rangefinder, characterized in that, in order to simplify and improve the accuracy of determining the range to of real objects, a tunable two-band frequency converter, the signal input of which is connected to the output of the antenna, and an intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the input of the detector, a switch, the signal input of which is connected to the output of the first amplifier, and the first and second outputs to inputs, are introduced the first and second integrating units, respectively, the generator, the output of which is connected to the control inputs of the tunable two-band frequency converter and switch Attic, wherein the operating frequency tunable input bi inverter lies in the range 52 - 68 GHz. 2. Дальномер по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения дальности определения расстояния до металлических объектов, рабочие входные частоты перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты лежат в диапазоне 52 - 58 ГГц, а значения двух центральных частот перестраиваемого двухполосного преобразователя частоты разнесены на удвоенное значение полосы пропускания усилителя промежуточной частоты. 2. The range finder according to claim 1, characterized in that, in order to increase the range of determining the distance to metal objects, the working input frequencies of the tunable two-band frequency converter are in the range 52 - 58 GHz, and the values of the two center frequencies of the tunable two-band frequency converter are doubled the bandwidth value of the intermediate frequency amplifier.
SU4945915 1991-06-17 1991-06-17 Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport RU2018871C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4945915 RU2018871C1 (en) 1991-06-17 1991-06-17 Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4945915 RU2018871C1 (en) 1991-06-17 1991-06-17 Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018871C1 true RU2018871C1 (en) 1994-08-30

Family

ID=21579509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4945915 RU2018871C1 (en) 1991-06-17 1991-06-17 Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018871C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020118095A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 OctoTech, Inc. Rf receiver architectures with parametric circuits

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Николаев А.Г. и Перцев С.В. Радиотеплолокация. М, 1964. *
Патент США N 3117228, кл. 343-5, 1964. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020118095A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 OctoTech, Inc. Rf receiver architectures with parametric circuits
US11424772B2 (en) 2018-12-06 2022-08-23 Berex, Inc. Receiver architectures with parametric circuits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5202692A (en) Millimeter wave imaging sensors, sources and systems
Cooper et al. Atmospheric humidity sounding using differential absorption radar near 183 GHz
US3056958A (en) Measuring system
JPS6361977A (en) Frequency modulation continuous wave radar system for measuring range
US3790278A (en) Peaked power coherent pulsed laser transmitter/receiver system
US4031535A (en) Multiple frequency navigation radar system
RU2018871C1 (en) Vehicle-borne passive range-only radar for surface-moving transport
US4511897A (en) Sensor system for metallic targets including doppler radar and radiometer
Mayer et al. A novel direct-imaging radar sensor with frequency scanned antenna
Gordon et al. Imaging‐Mode Operation of Active NMMW Systems
RU2018870C1 (en) Vehicle-borne passive range-only radar for surface transport
KR101912519B1 (en) Hybrid microwave imaging system and operating method thereof
RU2608338C1 (en) Signals processing device in ground and space forward-scattering radar system
CN212433405U (en) Low-altitude near-field weak vector signal detection radar system
Haridim et al. Cooperative targets detection and tracking range maximization using multimode ladar/radar and transponders
Roeder et al. Millimeter wave passive and active sensors for terrain mapping
KR101591988B1 (en) Collision avoidance apparatus
Jung et al. Improved Ground Target Detecting System Based on Both Miniaturized FMCW Radar and Radiometer
McGillem et al. Influence of system parameters on airborne microwave radiometer design
CN212749241U (en) Millimeter wave miniaturized low-power consumption range radar front end
JPH11237464A (en) Radar attachment direction detection device and adjusting method for radar attachment direction using the device
Gavan et al. Optimized LADAR/RADAR system for detection and tracking
Gavan LADAR/RADAR dual mode operation system for enhancing tracking range and accuracy
Louappe et al. A multichannel passive microwave atmospheric temperature sounding system
Torabi Imaging System Front-End at 202GHz Using LO/RF Isolation of Harmonic Mixer for Illumination.