RU2048677C1 - Radio signal phase meter - Google Patents
Radio signal phase meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048677C1 RU2048677C1 SU5015957A RU2048677C1 RU 2048677 C1 RU2048677 C1 RU 2048677C1 SU 5015957 A SU5015957 A SU 5015957A RU 2048677 C1 RU2048677 C1 RU 2048677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- frequency
- output
- phase
- amplitude
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного определения координат подвижных объектов. The invention relates to measuring technique and can be used for remote determination of the coordinates of moving objects.
Известно устройство, которое может быть использовано для дистанционного определения координат подвижного объекта и содержащее излучающую станцию, состоящую из последовательно соединëнных опорного генератора, передатчика и передающей антенны, измерительный блок, состоящий из приëмной антенны, соединëнной с первым и вторым приëмниками, выходы которых через умножители частоты соединены с входами фазометра, ретранслятор, состоящий из последовательно соединëнных приëмной антенны, приëмника, трансформатора частоты, передатчика и передающей антенны. A device is known that can be used to remotely determine the coordinates of a moving object and containing a radiating station consisting of a reference oscillator, transmitter and transmitting antenna connected in series, a measuring unit consisting of a receiving antenna connected to the first and second receivers, the outputs of which are via frequency multipliers connected to the inputs of the phase meter, a repeater consisting of a series-connected receiving antenna, receiver, frequency transformer, transmitter and transmitter boiling antenna.
Устройство характеризуется излучением сигналов с разделением по частоте и обеспечивает дистанционное измерение координат одного подвижного объекта при установке измерительного блока и ретранслятора в точках с известными координатами, а излучающую станцию на подвижном объекте. The device is characterized by the emission of signals with frequency separation and provides remote measurement of the coordinates of one moving object when installing the measuring unit and the repeater at points with known coordinates, and the radiating station on the moving object.
Недостатком устройства является невозможность определения координат n подвижных объектов дистанционно. The disadvantage of this device is the inability to determine the coordinates of n moving objects remotely.
Известно устройство, содержащее измерительный блок, состоящий из опорного генератора, коммутатора-формирователя, последовательно соединëнных фазового детектора, решающего блока, синтезатора, усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты и усилителя-ограничителя, выход которого соединëн с фазовым детектором, приëмопередающей антенны, соединëнной с антенным переключателем, второй выход решающего блока соединëн с опорным генератором, выход которого соединëн с фазовым детектором, синтезатором частот и
коммутатором-формирователем, третий выход решающего блока соединëн с коммутатором-формирователем, выходы которого соединены с усилителем мощности, антенным переключателем и фазовым детектором, второй выход синтезатора частот соединëн с вторым входом смесителя, а также один ретранслятор и более, состоящий из опорного генератора, коммутатора-формирователя, последовательно соединëнных фазового детектора, решающего блока, синтезатора частот, фазовращателя, усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты и усилителя-ограничителя, выход которого соединëн с фазовым детектором, приëмопередающей антенны, соединëнной с антенным переключателем, второй выход решающего блока соединëн с фазовращателем, выход опорного генератора соединëн с фазовым детектором, синтезатором частот и коммутатором-формирователем, выходы которого соединены с усилителем мощности, антенным переключателем и фазовым детектором, второй выход синтезатора частот соединëн с вторым входом смесителя.A device is known that contains a measuring unit consisting of a reference generator, a commutator-shaper, a phase detector connected in series, a decision block, a synthesizer, a power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, and a limiter amplifier, the output of which is connected to a phase detector receiving and transmitting antenna connected to the antenna switch, the second output of the deciding unit is connected to a reference generator, the output of which is connected to a phase detector, synthesizer frequencies and
driver-shaper, the third output of the crucial unit is connected to a driver-shaper, the outputs of which are connected to a power amplifier, an antenna switch and a phase detector, the second output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the mixer, as well as one relay or more, consisting of a reference generator, switch a shaper connected in series with a phase detector, a solver, a frequency synthesizer, a phase shifter, a power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate amplifier frequency and limiter amplifier, the output of which is connected to a phase detector, a transmitting antenna connected to an antenna switch, the second output of the deciding unit is connected to a phase shifter, the output of the reference generator is connected to a phase detector, a frequency synthesizer and a switch-former, the outputs of which are connected to a power amplifier , an antenna switch and a phase detector, the second output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the mixer.
Устройство характеризуется тем, что фазовая информация получается путëм сравнения по фазе сигналов образцовой и вспомогательных частот, переданных от ретранслятора на измерительный блок, кроме того, аппаратура ретрансляторов реализована так, что может выполнять функции измерительного блока. The device is characterized in that the phase information is obtained by comparing the phase signals of the reference and auxiliary frequencies transmitted from the repeater to the measuring unit, in addition, the repeater equipment is implemented so that it can perform the functions of the measuring unit.
Недостатком устройства является невозможность дистанционного определения координат n подвижных объектов. The disadvantage of this device is the inability to remotely determine the coordinates of n moving objects.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путëм дистанционного определения координат n подвижных объектов. The aim of the invention is to expand the functionality by remotely determining the coordinates of n moving objects.
Это достигается тем, что, в устройство, содержащее измерительный блок, состоящий из опорного генератора, коммутатора-формирователя, последовательно соединëнных усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, усилителя-ограничителя, фазового детектора, решающего блока и синтезатора частот, приëмопередающей антенны, соединëнной с антенным переключателем, второй выход решающего блока соединëн с опорным генератором, выход которого соединëн с фазовым детектором, синтезатором частоты и коммутатором-формирователем, третий выход решающего блока соединëн с коммутатором-формирователем, выходы которого соединены с усилителем мощности, антенным переключателем и фазовым детектором,
первый выход синтезатора частот соединëн с вторым входом смесителя, а также ретранслятор, состоящий из опорного генератора, коммутатора-формирователя, последовательно соединëнных усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора, решающего блока, синтезатора частот и фазовращателя, выход которого соединëн с усилителем мощности, приëмопередающей антенны, соединëнной с антенным переключателем, второй выход решающего блока соединëн с фазовращателем, выход опорного генератора соединëн с фазовым детектором, синтезатором частот и коммутатором-формирователем, выходы которого соединены с усилителем мощности, антенным переключателем и фазовым детектором, второй выход синтезатора частот соединëн с вторым входом смесителя, введены n излучающих станций, состоящих из последовательно соединëнных опорного генератора, формирователя излучаемой частоты, усилителя мощности и передающей антенны, а в измерительный блок введены фазовращатель,
синтезатор принимаемых частот, последовательно соединëнные приëмная антенна, вторые смеситель, усилитель промежуточной частоты, усилитель-ограничитель ограничитель и фазовый детектор, выход которого соединëн с вторым входом решающего блока, четвëртый и пятый выходы которого соединены с фазовращателем и синтезатором принимаемых частот, выход которого соединëн с вторым входом второго смесителя, а второй вход с выходом опорного генератора, соединëнного с вторым входом второго фазового детектора, третий вход которого соединëн с коммутатором-формирователем,
второй выход синтезатора частот соединëн через фазовращатель с вторым входом усилителя мощности, а в ретранслятор введены синтезатор принимаемых частот, последовательно соединëнные приëмная антенна, вторые смеситель, усилитель промежуточной частоты, усилитель-ограничитель и фазовый детектор, выход которого соединëн с вторым входом решающего блока, третий выход которого соединëн с синтезатором принимаемых частот, выход которого соединëн с вторым входом второго смесителя, а второй вход с выходом опорного генератора, соединëнного с вторым входом второго фазового детектора, третий вход которого соединëн с коммутатором-формирователем.This is achieved by the fact that, in a device containing a measuring unit consisting of a reference generator, a shaper switch, a power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a limiter amplifier, a phase detector, a decider block and a frequency synthesizer, transceiver antenna connected to the antenna switch, the second output of the deciding unit is connected to a reference generator, the output of which is connected to a phase detector, a frequency synthesizer and a commutator m-shaper, the third output of the crucial unit is connected to the switch-shaper, the outputs of which are connected to a power amplifier, antenna switch and phase detector,
the first output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the mixer, as well as a repeater consisting of a reference generator, a commutator-shaper, a power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector, a decider, a frequency synthesizer and a phase shifter, the output of which connected to a power amplifier, a transmitting antenna connected to an antenna switch, the second output of the deciding unit is connected to a phase shifter, the output of the reference generator with one with a phase detector, a frequency synthesizer and a commutator-shaper, the outputs of which are connected to a power amplifier, an antenna switch and a phase detector, the second output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the mixer, n radiating stations are introduced, consisting of a reference oscillator, a shaper of the emitted frequency, connected in series , a power amplifier and a transmitting antenna, and a phase shifter is introduced into the measuring unit,
a received frequency synthesizer, a receiving antenna connected in series, a second mixer, an intermediate frequency amplifier, a limiter amplifier and a phase detector, the output of which is connected to the second input of the decision unit, the fourth and fifth outputs of which are connected to a phase shifter and a received frequency synthesizer, the output of which is connected to the second input of the second mixer, and the second input with the output of the reference oscillator connected to the second input of the second phase detector, the third input of which is connected to the commutator Oromo-conditioners,
the second output of the frequency synthesizer is connected through a phase shifter to the second input of the power amplifier, and the received frequency synthesizer, a series-connected receiving antenna, a second mixer, an intermediate frequency amplifier, an amplifier-limiter, and a phase detector, the output of which is connected to the second input of the deciding unit, are introduced into the repeater the output of which is connected to the synthesizer of the received frequencies, the output of which is connected to the second input of the second mixer, and the second input to the output of the reference generator connected to the W direct input of the second phase detector, the third input of which is connected to the commutator-shaper.
Введение перечисленных узлов с описанными связями позволяет по сравнению с прототипом расширить функциональные возможности путëм дистанционного определения n подвижных объектов. The introduction of these nodes with the described relationships allows, in comparison with the prototype, to expand functionality by remotely determining n moving objects.
Предложенное устройство отвечает критерию "существенные отличия" ввиду отсутствия указанных признаков в известных устройствах. The proposed device meets the criterion of "significant differences" due to the absence of these features in known devices.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вариант реализации решающего блока; на фиг. 3 5 блок-схема алгоритма его работы в измерительном блоке; на фиг. 6 временные диаграммы, поясняющие работу системы. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2 embodiment of the decision block; in FIG. 3 5 block diagram of the algorithm of its operation in the measuring unit; in FIG. 6 time diagrams explaining the operation of the system.
Устройство содержит измерительный блок 1, состоящий из опорного генератора 2, коммутатора-формирователя 3, последовательно соединëнных усилителя мощности 4, антенного переключателя 5, смесителя 6, усилителя промежуточной частоты 7, усилителя-ограничителя 8, фазового детектора 9, решающего блока 10, синтезатора частот 11, фазовращателя 12, выход которого соединëн с усилителем мощности 4, приëмопередающей антенны 13, соединëнной с антенным переключателем 5, синтезатора принимаемых частот 14, последовательно соединëнных приëмной антенны 15, смесителя 16, усилителя промежуточной частоты 17, усилителя-ограничителя 18 и фазового детектора 19, выход которого соединëн с вторым входом решающего блока 10,
второй выход решающего блока 10 соединëн с опорным генератором 2, выход которого соединëн с коммутатором-формирователем 3, синтезаторами частот 11, 14, фазовыми детекторами 9, 19, третий выход решающего блока 10 соединëн с коммутатором-формирователем 3, выходы которого соединены с усилителем мощности 4, антенным переключателем 5, фазовыми детекторами 9, 19, выход синтезатора частот 11 соединëн с входом смесителя 6, выход синтезатора принимаемых частот 14 соединëн с входом смесителя 16, четвëртый и пятый выходы решающего блока 10 соединены с фазовращателем 12 и синтезатором принимаемых частот 14, ретранслятор 20, состоящий из опорного генератора 21, коммутатора-формирователя 22, последовательно соединëных усилителя мощности 23, антенного
переключателя 24, смесителя 25, усилителя промежуточной частоты 26, усилителя-ограничителя 27, фазового детектора 28, решающего блока 29, синтезатора частот 30 и фазовращателя 31, выход которого соединëн с усилителем мощности 23, приëмопередающей антенны 32, соединëнной с антенным переключателем 24, синтезатора принимаемых частот 33, последовательно соединëнных приëмной антенны 34, смесителя 35, усилителя промежуточной частоты 36, усилителя-ограничителя 37 и фазового детектора 38, выход которого соединëн с вторым входом решающего блока 29, коммутатора-формирователя 22, соединëнные с усилителем мощности 23, антенным переключателем 24, фазовыми детекторами 28, 38,
выход опорного генератора 21 соединëн с коммутатором-формирователем 22, синтезаторами частот 30, 33, фазовыми детекторами 28, 38. Выход синтезатора частот 30 соединëн с входом смесителя 25, выход синтезатора принимаемых частот 33 соединëн с входом смесителя 35, второй и третий выходы решающего блока 29 соединены с фазовращателем 31 и синтезатором принимаемых частот 33; n излучающих станций 391 39n состоят из последовательно соединëнных опорного генератора 40, формирователя излучаемой частоты 41, усилителя мощности 42 и передающей антенны 43.The device comprises a
the second output of the deciding unit 10 is connected to the
a switch 24, a mixer 25, an intermediate frequency amplifier 26, a limiter amplifier 27, a phase detector 28, a decision unit 29, a frequency synthesizer 30 and a phase shifter 31, the output of which is connected to a power amplifier 23, a transmitting antenna 32, connected to the antenna switch 24, of the synthesizer the received frequencies 33, serially connected to the receiving antenna 34, the mixer 35, the intermediate frequency amplifier 36, the amplifier-limiter 37 and the
the output of the reference generator 21 is connected to the commutator-shaper 22, frequency synthesizers 30, 33,
Решающий блок 10 /см. фиг. 2/ содержит микропроцессорный модуль 44, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного запоминающего элемента 45, оперативного запоминающего элемента 46 и входами дешифраторов 47, 48, выходы которого соединены с управляющими входами запоминающих элементов 45 и 46, управляющие выходы микропроцессорного модуля 44 "чтение", "запись" соединены с входами управления постоянного 45 и оперативного 46 запоминающих элементов соответственно, информационные входы-выходы микропроцессорного модуля 44 соединены с выходами постоянного запоминающего элемента 45, с информационными входами-выходами оперативного запоминающего элемента 46, с входами регистров 49 54, выходы дешифратора 47 соединены через элементы 55 60 с входами управления регистров 49 54. Decision block 10 / cm. FIG. 2 / contains a
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Измерительный блок 1 и ретранслятор 20 устанавливают неподвижно в точках с известным координатами так, чтобы охватить заданный район работы n подвижных объектов. Излучающие станции 39 устанавливаются на n подвижных объектах. The
Опорные генераторы 2, 21 вырабатывают непрерывно гармонические сигналы частотой f, которые поступают на коммутаторы-формирователи 3, 22 и синтезаторы частот 11, 14, 30, 33. В установившемся режиме работы устройства временные интервалы приëма сигналов измерительным блоком 1 синхронизированы с соответствующими интервалами излучения (см. фиг. 6). The
При включении устройство работает аналогично известному. Синтезаторы частот 11 и 30 вырабатывают для излучения опорный сигнал частотой fo и несколько вспомогательных сигналов с частотами f1, f2,fi, кроме того, в синтезаторах частот 11 и 30 формируются сигналы гетеродина для смесителей 6 и 25 с частотой f0Г, f1Г, f2Г,fiГ при этом управление частотой излучаемых (принимаемых) сигналов осуществляется решающим блоком 10 (29), причëм f0 - f0Г fПР, f1 f1Г fПР, f2 f2Г fПР, fi fiГ fПР, где fПР промежуточная частота, выделяемая усилителями 7, 26, на которой осуществляется измерение фазы принятых сигналов блоками 9 (28). Коммутаторы-формирователи 3, 22 вырабатывают сигналы управления для блоков 4 (см. фиг. 6,а), 5 и 9 (см. фиг. 6,б), 19 (см. фиг. 6,в), 24 и 28 (см. фиг. 6,г), 23 (см. фиг. 6,д), 38 (см. фиг. 6, е).When you turn on the device works similarly to the known. Frequency synthesizers 11 and 30 generate a reference signal for radiation with a frequency f o and several auxiliary signals with frequencies f 1 , f 2 , f i , in addition, local oscillator signals for mixers 6 and 25 with a frequency f 0Г are generated in frequency synthesizers 11 and 30, f 1G, f 2r, f Id wherein the frequency control radiated (received) signals is carried out deciding unit 10 (29), prichëm f 0 - f 0r f OL, f 1 f 1G f OL, f 2 f 2r f OL, f i f iГ f PR , where f PR is the intermediate frequency allocated by amplifiers 7, 26, at which the phase of the received signals is measured by blocks 9 (28). Shaper-
Временные диаграммы (см. фиг. 6) приведены для установившегося режима устройства, когда временные интервалы излучения и приëма сигналов измерительного блока 1 синхронизированы с соответствующими интервалами ретранслятора 17, где Тц временный цикл работы устройства; t интервал излучения (приëма) опорного сигнала частотой fo; 2t интервал излучения (приëма) вспомогательных сигналов с частотой fi; tn- длительность паузы; to интервал приëма сигнала от излучающих станций.Timing diagrams (see Fig. 6) are given for the steady state of the device when the time intervals of radiation and reception of signals of the
В усилителе мощности 4 осуществляется усиление сигналов от синтезатора частот 11 до необходимой величины и формирование выходных радиоимпульсных сигналов под воздействием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 3 (см. фиг. 6, а). Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 4, пройдя через антенный переключатель 5, излучается в пространство приëмопередающей антенной 13 (см. фиг. 6,ж). Сигнал, излучаемый в пространство измерительным блоком 1 в течение времени Ти, пройдя через среду распространения, принимается приëмопередающей антенной 32 ретранслятора 20 и через антенный переключатель 24, поступает на вход смесителя 25. На второй вход смесителя 25 подаются сигналы от синтезатора частот 30 с частотами (f0Г, f1Г, f2Г,fiГ).In the
В смесителе 25 осуществляется преобразование принимаемого сигнала на частоту ПР (причëм f0 f01 fПР, f1 f1Г fПР и т. д.), в усилителе промежуточной частоты 26 сигналы частотой ПР фильтруются и усиливаются, а затем нормируются по амплитуде в усилителе-ограничителе 27 и поступают на фазовый детектор 28. В фазовом детекторе 28 под воздействием управляющих сигналов (см. фиг. 6) осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов, при этом измеряются фазовые сдвиги φ01, φ02. φ0i, φ0i' опорных сигналов частоты f0 (см. фиг. 6, г) и фазовые сдвиги φ1, φ2, φi' вспомогательных сигналов частотами f1, f2,fi. Информация с фазового детектора 28 поступает в решающий блок 29, в котором вычисляются фазовые соотношения:
φ 1' φ1 Δ φ1; φ2' φ2 Δ φ2 φi' φi Δ φi; Полученные значения фазы Δ φ1, Δ φ2. Δ φi запоминаются в решающем блоке 29. В течение интервала Тр излучаются в пространство сигналы от ретранслятора 20, при этом управление частотой и фазой излучаемых сигналов осуществляется решающим блоком 29 через блоки 30 и 31 соответственно. В моменты времени t, когда ретранслятором 20 излучаются в пространство основные сигналы частотой fo фазовращатель 31 решающим блоком 29 установлен в исходное /нулевое/ состояние, излучаемые опорные сигналы частотой f0 имеют фазу сигнала f опорного генератора 21. В течение интервалов 2t, когда ретранслятором 20 излучаются в пространство вспомогательные сигналы частотами f1, f2.fi, сигналами управления от решающего блока 29 устанавливаются в фазовращателе 31 фазовые сдвиги Δ φ1, Δ φ2.Δ φi соответственно.In the mixer 25, the received signal is converted to the PR frequency (moreover, f 0 f 01 f PR , f 1 f 1Г f PR , etc.), in the intermediate-frequency amplifier 26, the signals with the PR frequency are filtered and amplified, and then normalized in amplitude to limiting amplifier 27 and fed to the phase detector 28. In the phase detector 28 under the influence of control signals (see Fig. 6), the phase shifts of the received signals are measured, while the phase shifts φ 01 , φ 02 are measured. φ 0i , φ 0i 'of reference signals of frequency f 0 (see Fig. 6, d) and phase shifts φ 1 , φ 2 , φ i ' of auxiliary signals with frequencies f 1 , f 2 , f i . Information from the phase detector 28 enters the decision block 29, in which the phase relations are calculated:
φ 1 'φ 1 Δ φ 1 ; φ 2 'φ 2 Δ φ 2 φ i ' φ i Δ φ i ; The obtained phase values Δ φ 1 , Δ φ 2 . Δ φ i are stored in the decision block 29. During the interval T p, signals from the relay 20 are radiated into space, while the frequency and phase of the emitted signals are controlled by the decision block 29 through blocks 30 and 31, respectively. At times t, when the main signals of frequency f o are emitted into the space by repeater 20, the phase shifter 31 is set to the initial / zero / state by the deciding unit 29, the emitted reference signals of frequency f 0 have the phase of signal f of the reference oscillator 21. During the
Таким образом, в течение интервала Тр ретранслятор 20 излучает вспомогательные сигналы, фаза которых равна фазе принятых сигналов в течение интервалов Ти от измерительного блока 1, а также опорные сигналы, фаза которых равна фазе опорного генератора 21. В усилителе мощности 23 осуществляется усиление сигналов от фазовращателя 31 и формирование выходных радиоимпульсных сигналов под воздействием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 22 (см. фиг. 6,д). Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 23, пройдя через антенный переключатель 24, излучается в пространство приëмопередающей антенной 32 (см. фиг. 6,з).Thus, during the interval T r the relay 20 emits auxiliary signals whose phase is equal to the phase of the received signals during the intervals T and from the
Сигнал, излучаемый в пространство ретранслятором 20 в течение времени Тр, пройдя через среду распространения, принимается приëмопередающей антенной 13 измерительного блока 1 и через антенный переключатель 5 поступает на вход смесителя 6, на второй вход которого подаются сигналы от синтезатора частот 11 с частотами (f0Г, f1Г, f2Г,fiГ). В смесителе 6 осуществляется преобразование принимаемого сигнала на частоту fПР (причëм f0 f0Г fПР, f1 f1Г fПР и т. д.) в усилителе промежуточной частоты 7 сигналы частотой fПР фильтруются и усиливаются, а затем нормируются по амплитуде в усилителе-ограничителе 8 и поступают на фазовый детектор 9. В фазовом детекторе 9 под воздействием управляющих сигналов (см. фиг. 6,б) осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов, при этом измеряются фазовые сдвиги ϑ01, ϑ02, ϑ0i, ϑ0i' опорных сигналов частоты f0 и фазовые сдвиги ϑ1, ϑ2, ϑi вспомогательных сигналов частотами f1, f2,fi. Информация с фазового детектора 9 поступает в решающий блок 10, в котором вычисляются фазовые соотношения:
Полученные значения фазовых сдвигов Δ ϑ1, Δ ϑ2, Δ ϑiзапоминаются в решающем блоке 10, а затем используются в решающем блоке 10 для устранения многозначности фазовых отсчëтов.The signal emitted into the space by the repeater 20 during the time T r , passing through the propagation medium, is received by the transmitting antenna 13 of the
The obtained values of the phase shifts Δ ϑ 1 , Δ ϑ 2 , Δ ϑ i are stored in the decision block 10, and then used in the decision block 10 to eliminate the ambiguity of the phase readings.
На практике частоты f0, f1, f2.fi выбираются таким образом, чтобы выполнялись следующие соотношения: f0 f1 F1, f0 f2F2,f0 fi Fi, F1/F2 m1, F2/F3
m2,F(i - 1)/Fi mi, где F1 частота точной ступени (рабочая частота устройства); F2, F3,Fi частоты грубых ступеней; m1, m2,mi коэффициенты сопряжения частот.In practice, the frequencies f 0 , f 1 , f 2 .f i are chosen in such a way that the following relations are satisfied: f 0 f 1 F 1 , f 0 f 2 F 2 , f 0 f i F i , F 1 / F 2 m 1 , F 2 / F 3
m 2 , F ( i - 1 ) / F i m i , where F 1 is the frequency of the exact stage (operating frequency of the device); F 2 , F 3 , F i frequencies of coarse steps; m 1 , m 2 , m i frequency conjugation coefficients.
Таким образом, величина фазового сдвига Δ ϑ1 с учëтом коррекции при устранении многозначности соответствует сигналу частотой F1, прошедшего дважды через среду распространения, равна времени запаздывания радиоволн в точке приëма по отношению к моменту их излучения, не содержит фазовых набегов, обусловленных аппаратурой ретранслятора и измерительного блока, и может использоваться для точного определения расстояния (r) между антенной 13 измерительного блока 1 и антенной 32 ретранслятора 20 при известной скорости распространения радиоволн и измеренной величине Δ ϑ1 по формуле:
r = где С скорость распространения радиоволн.Thus, the phase shift Δ ϑ 1, taking into account the correction when eliminating ambiguity, corresponds to a signal of frequency F 1 that passed twice through the propagation medium, is equal to the delay time of the radio waves at the receiving point with respect to the moment of their emission, does not contain phase incursions due to the repeater equipment and measuring unit, and can be used to accurately determine the distance (r) between the antenna 13 of the
r = where C is the speed of propagation of radio waves.
Кроме описанных операций, в измерительном блоке 1, накапливая информацию в решающем блоке 10 об изменениях фазовых сдвигов Δ ϑ, например, для частоты f0, т. е. ϑ01, ϑ02, ϑ0i за один или несколько циклов работы устройства Тц, определяется отклонение частоты Δ f опорного генератора 2 от частоты опорного генератора 21 за время наблюдения Δ t за отклонением частоты генераторов. Код отклонения частоты опорного генератора Δ 2 f поступает от решающего блока 10 на вход управления опорного генератора 2, обеспечивая изменение его выходной частоты и уменьшая Δ f до нуля.In addition to the operations described, in the
Описанный режим работы измерительного блока 1 и ретранслятора 20 первоначально служит для высокоточного оперативного измерения расстояния между ними, значение которого (r) используется при определении местоположения подвижных объектов. Кроме того, данный режим может быть использован для оперативного периодического определения работоспособности аппаpатуры измерительного блока 1 и ретранслятора 20 путëм сравнения измеренного расстояния r с известным его значением из предыдущих измерений или определëнным геодезическим методом. The described mode of operation of the
С целью определения координат n подвижных объектов каждая из n излучающих станций 391 39n излучает в пространство непрерывный гармонический сигнал, который формируется следующим образом. Опорный генератор 40 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал частотой f, который поступает на формирователь излучаемой частоты 41. При этом формирователь 41 излучающий станции 391 служит для получения сигнала частотой fп1, формирователь 41 излучающей станции 39 служит для получения гармонического сигнала частотой fп2, и т. д. а формирователь 41 излучающей станции 39n обеспечивает сигнал частотой fпn. Данный сигнал поступает на усилитель мощности 42 и излучается в пространство антенной 43.In order to determine the coordinates of n moving objects, each of the n emitting stations 39 1 39 n emits a continuous harmonic signal into space, which is generated as follows. The reference generator 40 generates a continuous harmonic signal of frequency f, which is supplied to the shaper of the emitted frequency 41. In this case, the shaper 41 of the radiating station 39 1 serves to receive a signal of frequency f p1 , the shaper 41 of the radiating station 39 serves to receive a harmonic signal of frequency f p2 , and t D. and the shaper 41 of the radiating station 39 n provides a signal of frequency f pn . This signal is fed to power amplifier 42 and radiated into space by antenna 43.
Сигнал, например, частотой fп1, принимается антеннами 15, 34 и поступает на вход смесителей 16 и 35 соответственно, на вторые входы которых подаются сигналы частотой fп1' от синтезаторов принимаемых частот 14 и 33. Кроме того, в синтезаторах принимаемых частот 14 и 33 формируются сигналы гетеродина для смесителей 16 и 35 с частотами fп2', fп3' и т. д. до fпn', при этом управление выходной частотой синтезаторов 14 и 33 осуществляется решающими блоками 10 и 29 соответственно, причëм fп1 -fп1' fпp', fп2 fп2' fпp',fпn- fпn' fпp' Коммутаторы-формирователи 3, 22 вырабатывают сигналы управления для блоков 19 (см. фиг. 6,в) и 38 (см. фиг. 6,е), которые по времени совмещены таким образом, что измерение фазы принятых сигналов блоками 19 и 38 осуществляется одновременно в блоках 1 и 20 для одной и той же принимаемой частоты fп1, fп2,fпn. Сигналы с выходов усилителей 17 и 36 ноpмируются по амплитуде в усилителях-ограничителях 18 и 37, поступают на фазовые детекторы 19 и 38 соответственно.A signal, for example, of frequency f p1 , is received by antennas 15, 34 and fed to the input of mixers 16 and 35, respectively, to the second inputs of which signals of frequency f p1 'are received from synthesizers of received frequencies 14 and 33. In addition, in synthesizers of received frequencies 14 and 33 are formed LO signals for mixers 16 and 35 with frequencies f n2 ', n3 f' and t. d. f to Pn ', the control of output frequency synthesizers 14 and 33 is carried out deciding blocks 10 and 29, respectively, prichëm f n1 -f n1 'prosp f', f f n2 n2 'prosp f', f Pn - f Pn 'f prosp' switches-
В фазовом детекторе 19 под воздействием управляющих сигналов (см. фиг. 6) осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов fп1, fп2,fпn, при этом измеряются фазовые сдвиги V1, V2,Vnсоответственно. Информация с фазового детектора 19 поступает в решающий блок 10, который осуществляет также управление частотой и фазой излучаемых блоком 1 сигналов, благодаря управлению блоками 11 и 12 соответственно. При этом в течение времени 2t на частоте f2 блок 1 в интервале Ти излучает в пространство сигнал, фаза которого равна величине V1 и устанавливается в фазовращателе 12, затем на частоте f3блок 1 излучает в пространство сигнал, фаза которого равна V2 и т. д. до Vn. Сигнал, излучаемый в пространство антенной 13 блока 1, пройдя через среду распространения, принимается приëмопередающей антенной 32 блока 20, через антенный переключатель 24 поступает на вход смесителя 25, на второй вход которого подаются сигналы от синтезатора частот 30. При этом в фазовом детекторе 28 на частоте fпр осуществляется измерение фазовых сдвигов принимаемых сигналов, значения которых равны
V1' V1 + Δ V1; V2' V2 + Δ V2. Vn' Vn + Δ Vn, где ΔV1= ΔV2= ... ΔVn= фазовые сдвиги сигналов соответствующей излучаемой частоты за счëт распространения на расстояние r от блока 1 до блока 20, причëм величины Δ V1, Δ V2 и т. д. до Δ Vn являются известными, поскольку величины f, r, c определены. Информация с фазового детектора 28 (V1', V2'.Vn') поступает в решающий блок 29.The
V 1 'V 1 + Δ V 1 ; V 2 'V 2 + Δ V 2 . V n 'V n + Δ V n , where ΔV 1 = ΔV 2 = ... ΔV n = phase shifts of signals of the corresponding emitted frequency due to propagation by a distance r from
В фазовом детекторе 38 под воздействием управляющих сигналов (см. фиг. 6) осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов fп1, fп2fпn, при этом измеряются фазовые сдвиги W1, W2,Wnсоответственно. Информация с фазового детектора 38 поступает в решающий блок 29. Тогда в решающем блоке 29 ретранслятора 20 по полученным значениям фазовых сдвигов V1 и W1, V2 и W2,Vn и Wn определяются координаты подвижных объектов 391, 392,39n соответственно, исходя из рассчитанных расстояний от подвижного объекта до измерительного блока 1 и ретранслятора 20 по формулам:
r1= ; r= ;
r2= ; r= ;
(1)
rn= r= ; где rn, rn' расстояние от n-го подвижного объекта до блока 1 и блока 20 соответственно.The
r 1 = ; r = ;
r 2 = ; r = ;
(1)
r n = r = ; where r n , r n 'is the distance from the n-th movable object to block 1 and block 20, respectively.
Кроме того, решающий блок 29 осуществляет управление частотой и фазой излучаемых блоком 20 сигналов благодаря управлению блоками 30 и 31 соответственно. При этом в течение времени 2t блок 20 в интервале Tризлучает в пространство сигналы, фаза которых равна величине W1, W2,Wn и устанавливается фазовращателем 31.In addition, the decision block 29 controls the frequency and phase of the signals emitted by the block 20 by controlling the blocks 30 and 31, respectively. Moreover, during the
Сигнал, излучаемый в пространство антенной 32 блока 20, пройдя через среду распространения, принимается приëмопередающей антенной 13 блока 1, через антенный переключатель 5 поступает на вход смесителя 6, на второй вход которого подаются сигналы от синтезатора частот 11. При этом в фазовом детекторе 9 на частоте fпр осуществляется измерение фазовых сдвигов принимаемых сигналов, значения которых равны
W1' W1 + Δ W1; W2' W2 + Δ W2,
Wn' Wn + Δ Wn, где Δ W1, Δ W2,Wn= фазовыесдвиги сигналов соответствующей излучаемой частоты за счëт распространения на расстояние r от блока 20 до блока 1, причëм ΔW1, ΔW2, ΔWn вычисляются в решающем блоке 10 при известных величинах f, r, c. Информация с фазового детектора 9 (W1', W2',Wn') поступает в решающий блок 10. Тогда в решающем блоке 10 измерительного блока 1 по полученным значениям фазовых сдвигов V1 и W1, V2 и W2, Vn и Wnопределяются координаты подвижных объектов 391, 392,39nсоответственно, исходя из рассчитанных расстояний от подвижных объектов до измерительного блока 1 и ретранслятора 20 в соответствии с формулами (1).The signal radiated into the space by the antenna 32 of the block 20, passing through the propagation medium, is received by the transmitting and receiving antenna 13 of the
W 1 'W 1 + Δ W 1 ; W 2 'W 2 + Δ W 2 ,
W n 'W n + Δ W n , where Δ W 1 , Δ W 2 , W n = phase shifts of the signals of the corresponding emitted frequency due to propagation by a distance r from block 20 to block 1, and ΔW 1 , ΔW 2 , ΔW n are calculated in decision block 10 for known values of f, r, c. Information from the phase detector 9 (W 1 ′, W 2 ′, W n ′) is supplied to the decision block 10. Then, in the decision block 10 of the measuring
Решающий блок 10 может быть реализован как на элементах "жесткой" (непрограммируемой) логики, так и на основе микропроцессора по типовой структуре. The decisive block 10 can be implemented both on the elements of "hard" (non-programmable) logic, and on the basis of a microprocessor in a typical structure.
Структурная схема варианта решающего блока 10 (29) приведена на фиг. 2. Дешифратор 48 обеспечивает выбор постоянного 45 или оперативного 46 запоминающих элементов, в которых хранятся программы, константы или текущая информация соответственно. Микропроцессорный модуль 44 выполняет обработку и обмен информацией и связан с блоками 45 48 шиной адреса (ША) и с блоками 45, 46, 49 54 информационной шиной данных (ШД), может иметь управляющие выходы с сигналами "чтение" и "запись" для управления постоянным 45 и оперативным 46 запоминающими элементами соответственно, "вывод", например, для вывода информации по шине ШД в блоке 2, 3, (22), 11, (30), 12, (31), 14, (33), вход "запрос прерывания" для ввода информации в решающий блок 10 (29) по сигналам от фазового детектора 19 (38), вход "ввод" для ввода информации в решающий блок 10 (29) по сигналам от фазового детектора 9 (28). Сигналы обращения (вывода) со стороны решающего блока 10 (29) к внешним блокам формируются путëм дешифрирования кода адреса соответствующего регистра в дешифраторе 47 и коньюнкции его входящих сигналов с сигналом "вывод" в элементах И 55-60. По выходным сигналам элементов И 55-60 производится запись информации из микропроцессорного модуля 44 в регистры 55-60. The block diagram of a variant of the decision block 10 (29) is shown in FIG. 2. The
При реализации решающего блока 10 (29) на базе микропроцессора К580 микропроцессорный модуль 44 состоит из трëх БИС-центрального процессора К580ИК80, системного контроллера К580ВК28, тактового генератора К580ГФ24. When implementing the decision block 10 (29) based on the K580 microprocessor, the
Управляемые синтезаторы частот 11, 14 (30, 33) могут быть выполнены, например, аналогично синтезатору частот 46-31. Controlled frequency synthesizers 11, 14 (30, 33) can be performed, for example, similarly to frequency synthesizer 46-31.
Коммутатор-формирователь 3 (22) может быть реализован в виде счëтчика, выходы которого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, хранящего значения кодов чисел, соответствующих временным диаграммам (cм. фиг. 6, а е). При этом счëтный вход счëтчика соединяется с выходом опорного генератора 2 (21), а входы установки с выходом решающего блока 10, выходы постоянного запоминающего устройства являются выходами коммутатора-формирователя 3 (22). Switch-shaper 3 (22) can be implemented in the form of a counter, the outputs of which are connected to the address inputs of a permanent storage device that stores values of codes of numbers corresponding to time diagrams (see Fig. 6, a e). In this case, the counting input of the counter is connected to the output of the reference generator 2 (21), and the inputs of the installation with the output of the deciding unit 10, the outputs of the permanent storage device are the outputs of the switch-former 3 (22).
Опорные генераторы 2, 29, 40 могут быть выполнены в виде кварцевого генератора типа "Гиацинт".
Антенный переключатель 5 (24) может быть реализован, например, на pin-диодах. Antenna switch 5 (24) can be implemented, for example, on pin diodes.
С целью обеспечения синхронизации временных интервалов излучения и приëма измерительного блока 1, ретранслятора 20 в соответствии с фиг. 6 в предложенном устройстве может использоваться режим поиска и слежения за сигналом. In order to ensure synchronization of the time intervals of radiation and reception of the measuring
Погрешности измерения фазы, обусловленные фазовой нестабильностью от времени и воздействием дестабилизирующих факторов температуры, изменений питающих напряжений и т. д. на узлы измерительного блока 1 и ретранслятора 20 могут быть автоматически исключены из результатов фазовых измерений. Errors of phase measurement due to phase instability from time to time and the influence of destabilizing temperature factors, changes in supply voltages, etc. on the nodes of the measuring
Таким образом, благодаря новым элементам и связям достигается расширение функциональных возможностей устройства путëм дистанционного определения координат n подвижных объектов измерительным блоком 1 и ретранслятором 20. Thus, thanks to new elements and relationships, the functionality of the device is expanded by remote sensing of the coordinates of n moving objects by measuring
Рассмотрим числовой пример, поясняющий практическую реализацию устройства. Пусть излучаемые частоты устройства составляют значения f0 330 мГц, f1 320 мГц, f2 329 мГц, f3 329,9 мГц, f4 329,99 мГц. При этом f0 f1 F1 10 мГц, f0 f2 F2 1 мГц, f0 f3 F3 0,1 мГц, f0 f4 F4 0,01 мГц, F1/F2 10, F2/F3 10, F3/F4 10. Полученные значения соответствуют однозначному измерению расстояния между измерительным блоком 1 и ретранслятором 20 равного 15 км. Пусть измерительный блок 1 и ретранслятор 20 установлены на расстоянии r друг от друга, равном, например, 5 км.Consider a numerical example that explains the practical implementation of the device. Let the radiated frequencies of the device be f 0 330 MHz, f 1 320 MHz, f 2 329 MHz, f 3 329.9 MHz, f 4 329.99 MHz. In this case, f 0 f 1 F 1 10 MHz, f 0 f 2 F 2 1 MHz, f 0 f 3 F 3 0.1 MHz, f 0 f 4 F 4 0.01 MHz, F 1 / F 2 10, F 2 / F 3 10, F 3 / F 4 10. The values obtained correspond to the unambiguous measurement of the distance between the measuring
При этом погрешность определения расстояния (координат) объектов измерительным блоком зависит от погрешности измерения фазовых сдвигов принимаемых сигналов (σ v(w)) и определяется в виде
σ r c ˙ σv(w)/2 π ˙ fп. Для σv(w) 0,01 Гц (3,6о), fп 10,0 кГц по- лучим σr 50 м, и зона однозначного определения координат подвижного объекта 391 составит 15 км. При fпn= 15 кГц получим σr30 м, а зона однозначного определения координат подвижного объекта 39n равна 10 км.Moreover, the error in determining the distance (coordinates) of objects by the measuring unit depends on the error in measuring the phase shifts of the received signals (σ v (w) ) and is determined as
σ r c ˙ σ v (w) / 2 π ˙ f n . For σ v (w) 0,01 Hz (about 3.6), f n po- 10.0 kHz we obtain σ r of 50 m, and the area uniquely determine the coordinates of the mobile unit 39 1 will be 15 km. When f pn = 15 kHz, we obtain σ r 30 m, and the zone of unambiguous determination of the coordinates of the moving object 39 n is 10 km.
Следует отметить, что при σϑ 0,01 Гц погрешность измерения расстояния r 5 км между измерительным блоком 1 и ретранслятором 20 для рассматриваемого примера равна σ r 0,5 м.It should be noted that for σ ϑ 0.01 Hz, the error in measuring the
Таким образом, если подвижные объекты 391 39n излучают сигналы в диапазоне частот 10 15 кГц, то зона однозначного измерения расстояний r1 rn, r1' rn' составляет 10 15 км, а погрешность определения данных расстояний не превышает 50 м для рассмотренного примера.Thus, if moving objects 39 1 39 n emit signals in the frequency range 10 15 kHz, then the zone of unambiguous measurement of distances r 1 r n , r 1 'r n ' is 10 15 km, and the error in determining these distances does not exceed 50 m for considered example.
Предложенная система может применяться также для оперативного определения координат похищенных транспортных средств (автомобилей, судов и т. д. ), при этом излучающие станции, установленные на подвижных объектах, должны начать излучать сигналы в случае несанкционированного движения объекта. The proposed system can also be used to quickly determine the coordinates of stolen vehicles (cars, ships, etc.), while the emitting stations installed on moving objects should begin to emit signals in case of unauthorized movement of the object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015957 RU2048677C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Radio signal phase meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015957 RU2048677C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Radio signal phase meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2048677C1 true RU2048677C1 (en) | 1995-11-20 |
Family
ID=21591251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5015957 RU2048677C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Radio signal phase meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2048677C1 (en) |
-
1991
- 1991-12-04 RU SU5015957 patent/RU2048677C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 734592, кл. G 01S 3/13, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5589838A (en) | Short range radio locator system | |
US4283726A (en) | Dual frequency distance measuring system | |
US3487462A (en) | Bistatic radar configuration not requiring reference-data transmission | |
US2837738A (en) | Passive range measuring device | |
US3242494A (en) | Position determination system | |
US2440755A (en) | Radio-frequency navigation system | |
RU2048677C1 (en) | Radio signal phase meter | |
JP2003028949A (en) | Transmitting-receiving apparatus and radar apparatus | |
US3202993A (en) | Radio navigation systems | |
KR101092293B1 (en) | Phase measurement system, method and recording medium thereof | |
US3045232A (en) | Electronic velocity indicator apparatus | |
RU2088948C1 (en) | Phase radio geodetic system | |
RU2042144C1 (en) | Device for measuring parameters of motion of object | |
RU2243592C1 (en) | System for remote control of building materials transportation | |
US3267473A (en) | Bearing indicating radio beacon | |
US3045234A (en) | Navigation system | |
RU2076333C1 (en) | Range finding system with measurement of phase of radio signal | |
US3054103A (en) | Distance measuring system providing interrogation rate control | |
RU2587471C1 (en) | Method of measuring distance between onboard and ground transceiving stations | |
EP0933647B1 (en) | Pulse radar system | |
RU2479850C1 (en) | Apparatus for processing radar signals | |
US3339196A (en) | Radio locating systems | |
GB1219202A (en) | Radio frequency electrical detecting means | |
RU2551448C1 (en) | Pulsed-phase radar altimeter system | |
US2632161A (en) | Frequency modulated radar system |