RU2066866C1 - Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars - Google Patents

Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars Download PDF

Info

Publication number
RU2066866C1
RU2066866C1 RU93046350A RU93046350A RU2066866C1 RU 2066866 C1 RU2066866 C1 RU 2066866C1 RU 93046350 A RU93046350 A RU 93046350A RU 93046350 A RU93046350 A RU 93046350A RU 2066866 C1 RU2066866 C1 RU 2066866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
waveguide
input
modulating
output
Prior art date
Application number
RU93046350A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93046350A (en
Inventor
Ю.Н. Ерофеев
В.А. Глебов
Original Assignee
Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт
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 Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт filed Critical Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт
Priority to RU93046350A priority Critical patent/RU2066866C1/en
Publication of RU93046350A publication Critical patent/RU93046350A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2066866C1 publication Critical patent/RU2066866C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: detection of signals of highway traffic control radars. SUBSTANCE: the device comprises a receiving horn antenna connected to a square-section waveguide with a short-circuited metal wall where modulator and detector SHF-diodes are installed perpendicularly to the waveguide wider walls at a distance of a quarter of the average wavelength of the effective SHF-range from the short-circuited metal wall of the waveguide. The cathode leads of the modulator and detector SHF-diodes are connected to one of the wider walls of the waveguide, and the anode leads are passed through the holes in the opposite wider wall and insulated from it. The modulator and detector SHF-diodes are installed in the same plane of the waveguide cross-section at the same distance from its longitudinal axis, and their similar leads are positioned on the opposite wider walls of the waveguide. The device also has a modulating voltage generator and an amplifier-limiter of signals whose input is connected to the anode lead of the detector SHF-diode. The phase discriminator signal input is connected to the output of the signal amplifier-limiter, and the reference voltage input is connected to the modulating voltage generator and to the anode lead of the modulating SHF-diode. The threshold element input is connected to the phase discriminator output. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Данное устройство относится к области пассивной радиолокации, а именно к технике построения обнаружителей радиолокационных сигналов. Устройство, выполненное в соответствии с предложенным техническим решением, может быть использовано для обнаружения сигналов радарных установок, применяемых для контроля и измерения скорости движения автомобилей на автотрассах, и служить устройством индивидуального пользования, предупреждающим водителя автомобиля о работе указанной радарной установки на данном участке автотрассы. This device relates to the field of passive radar, and in particular to the technique of constructing radar detector. A device made in accordance with the proposed technical solution can be used to detect the signals of radar systems used to control and measure the speed of vehicles on highways, and serve as an individual device warning the driver of the car about the operation of the specified radar installation in this section of the highway.

Для контроля скорости движения автомобилей на автотрассе органами автоинспекции широко используются радарные установки доплеровского типа. Рабочая частота такой радарной установки автоводителям априорно неизвестна, имеет значительный технологической разброс и может находиться в широком диапазоне возможных ее значений. Для предупреждения водителей о работе такой радарной установки используются автомобильные устройства обнаружения излучения радарных установок, являющиеся устройствами индивидуального пользования. To control the speed of cars on the highway, traffic police widely use Doppler type radar installations. The operating frequency of such a radar installation is a priori unknown to drivers, has a significant technological variation and can be in a wide range of possible values. To warn drivers about the operation of such a radar installation, automobile devices for detecting radiation from radar installations, which are devices for personal use, are used.

Радиоэлектронные устройства, обеспечивающие обнаружение сигналов радарных установок, в том числе и немодулированных сигналов радиолокаторов доплеровского типа, известны. Одним из известных устройств такого назначения является устройство, описанное в статье: В.А. Глебов, Ю.Н. Ерофеев. Обнаружитель сигналов радарных установок контроля скоростного движения на автотрассах. Журнал "Конверсия", вып. 9/92, 1992, стр. 15, рис.3. Устройство, рассмотренное в данной статье, далее будет рассматриваться в качестве устройства-аналога по отношению к предложенному. Radio-electronic devices for detecting signals from radar installations, including unmodulated Doppler-type radar signals, are known. One of the known devices for this purpose is the device described in the article: V.A. Glebov, Yu.N. Erofeev. Detector of signals from radar installations for monitoring high-speed traffic on highways. Conversion Magazine, vol. 9/92, 1992, p. 15, fig. 3. The device discussed in this article will be further considered as an analog device in relation to the proposed one.

Устройство-аналог состоит из приемной антенны, амплитудного модулятора, амплитудного детектора, генератора модулирующего напряжения, усилителя сигналов с частотой модулирующего напряжения, фазового детектора и регистрирующего устройства. Приемная антенна подключена к СВЧ-входу амплитудного модулятора, СВЧ-выход которого соединен с СВЧ-входом амплитудного детектора. Вход управления амплитудного модулятора соединен с выходом генератора модулирующего напряжения и со входом опорного напряжения фазового детектора. Выход амплитудного детектора соединен со входом усилителя сигналов с частотой модулирующего напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом фазового детектора. Выход фазового детектора соединен со входом регистрирующего устройства. An analog device consists of a receiving antenna, an amplitude modulator, an amplitude detector, a modulating voltage generator, a signal amplifier with a frequency of the modulating voltage, a phase detector and a recording device. The receiving antenna is connected to the microwave input of the amplitude modulator, the microwave output of which is connected to the microwave input of the amplitude detector. The control input of the amplitude modulator is connected to the output of the modulating voltage generator and to the input of the reference voltage of the phase detector. The output of the amplitude detector is connected to the input of the signal amplifier with a frequency of modulating voltage, the output of which is connected to the signal input of the phase detector. The output of the phase detector is connected to the input of the recording device.

Устройство-аналог работает следующим образом. СВЧ-зондирующий сигнал радарной установки принимается приемной антенной обнаружителя. Принятый СВЧ-сигнал поступает на вход амплитудного модулятора и в амплитудном модуляторе подвергается амплитудной модуляции (или манипуляции) с помощью сигнала генератора модулирующего напряжения, поступающего на вход управления амплитудного модулятора. В результате принятый немодулированный СВЧ-сигнал радарной установки получает "окраску" амплитудную модуляцию на известной частоте модуляции, определяемой генератором модулирующего напряжения. На выходе амплитудного модулятора вырабатывается "окрашенный" (амплитудно-модулированный) СВЧ-сигнал. Он с выхода амплитудного модулятора поступает на СВЧ-вход амплитудного детектора, в котором детектируется. В результате амплитудного детектирования на выходе амплитудного детектора вырабатывается сигнал огибающей, имеющий частоту модулирующего напряжения. Указанный сигнал огибающей усиливается по амплитуде усилителем сигналов с частотой модулирующего напряжения и с выхода этого усилителя поступает на сигнальный вход фазового детектора. На вход опорного напряжения фазового детектора поступает выходной сигнал генератора модулирующего напряжения. Так как выходной сигнал генератора модулирующего напряжения и выходной сигнал усилителя имеют одну и ту же фазу (сфазированы), то на выходе фазового детектора вырабатывается высокий уровень выходного напряжения. Если величина этого напряжения превышает порог срабатывания регистрирующего устройства, то на выходе последнего вырабатывается сигнал регистрации излучения (световой или звуковой). The analog device works as follows. The microwave sounding signal of the radar installation is received by the receiving antenna of the detector. The received microwave signal is fed to the input of the amplitude modulator and undergoes amplitude modulation (or manipulation) in the amplitude modulator using the signal of the modulating voltage generator supplied to the control input of the amplitude modulator. As a result, the received unmodulated microwave signal of the radar installation receives “coloring” amplitude modulation at a known modulation frequency determined by the modulating voltage generator. At the output of the amplitude modulator, a “colored” (amplitude-modulated) microwave signal is generated. It is output from the amplitude modulator to the microwave input of the amplitude detector in which it is detected. As a result of amplitude detection, an envelope signal having a modulating voltage frequency is generated at the output of the amplitude detector. The specified envelope signal is amplified in amplitude by the signal amplifier with a frequency of the modulating voltage and from the output of this amplifier is fed to the signal input of the phase detector. The input voltage signal of the phase detector receives the output signal of the modulating voltage generator. Since the output signal of the modulating voltage generator and the output signal of the amplifier have the same phase (phased), a high level of output voltage is generated at the output of the phase detector. If the magnitude of this voltage exceeds the response threshold of the recording device, then the output of the latter produces a radiation registration signal (light or sound).

Наиболее существенным недостатком устройства-аналога являются значительные габариты СВЧ-части устройства, а значит, и обнаружителя в целом. Данный недостаток вызван последовательным соединением важнейших функциональных узлов обнаружителя в СВЧ-тракте устройства-аналога приемной антенны, амплитудного модулятора и амплитудного детектора. При выполнении амплитудного модулятора и амплитудного детектора в виде функционально-законченных, отдельных СВЧ-узлов (например, с фланцевыми соединениями) данный недостаток проявляется наиболее остро, размеры волноводных фланцевых соединителей велики и за счет этого резко возрастают габариты и масса СВЧ-тракта. Однако и при бесфланцевом исполнении, при монтировании элементов амплитудного модулятора и амплитудного детектора последовательно в едином отрезке волновода данный недостаток остается существенным: из-за последовательного соединения элементов длина волноводного тракта остается значительной, а следовательно, велики занимаемый им объем и его масса. The most significant drawback of the analog device is the significant dimensions of the microwave part of the device, and hence the detector as a whole. This drawback is caused by the serial connection of the most important functional components of the detector in the microwave path of the analog device of the receiving antenna, amplitude modulator and amplitude detector. When performing an amplitude modulator and an amplitude detector in the form of functionally complete, separate microwave nodes (for example, with flange connections), this drawback is most acute, the dimensions of the waveguide flange connectors are large and due to this, the dimensions and mass of the microwave path increase sharply. However, even with a waferless design, when mounting the elements of the amplitude modulator and the amplitude detector in series in a single section of the waveguide, this drawback remains significant: due to the series connection of the elements, the length of the waveguide path remains significant, and therefore, the volume and its volume are large.

Более совершенным устройством является обнаружитель, описанный в статье "Антирадар", газета "Авторевю", N 5, 1991, июнь. Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве устройства-прототипа по отношению к предложенному. A more advanced device is the detector described in the article "Antiradar", the newspaper "Autoreview", N 5, 1991, June. This device will be further considered as a prototype device in relation to the proposed.

Устройство-прототип предназначено также для обнаружения сигналов радарных установок контроля скорости движения автомобилей. Оно содержит входной приемный СВЧ-элемент, генератор модулирующего напряжения, усилитель сигналов с частотой модулирующего напряжения, фазовый (синхронный) детектор и пороговый элемент. Входной приемный СВЧ-элемент представляет собой рупорную антенну, переходящую в волновод прямоугольного сечения, закороченный на конце металлической (проводящей) задней стенкой, в котором установлены модулирующий СВЧ-диод, анод которого является входом управления амплитудного СВЧ-модулятора, и детектирующий СВЧ-диод, анод которого является выходом амплитудного детектора, причем геометрические оси обоих диодов параллельны узким стенкам волновода прямоугольного сечения, а их анодные выводы проходят через отверстия в одной из широких стенок волновода прямоугольного сечения и изолированы от указанной стенки. The prototype device is also designed to detect signals from radar installations for monitoring the speed of vehicles. It contains an input microwave receiving element, a modulating voltage generator, a signal amplifier with a frequency of modulating voltage, a phase (synchronous) detector, and a threshold element. The input microwave receiving element is a horn antenna that passes into a rectangular waveguide shorted at the end by a metal (conductive) back wall, in which a modulating microwave diode is installed, the anode of which is the control input of the amplitude microwave modulator, and a detecting microwave diode, the anode of which is the output of an amplitude detector, the geometric axes of both diodes being parallel to the narrow walls of a rectangular waveguide, and their anode terminals passing through holes in one of the wide tenok of the waveguide of rectangular cross section and isolated from the specified wall.

В устройстве-прототипе выход генератора модулирующего напряжения соединен со входом опорного напряжения фазового (синхронного) детектора и с анодом модулирующего СВЧ-диода. Анод детектирующего СВЧ-диода соединен со входом усилителя сигналов с частотой модулирующего напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом фазового (синхронного) детектора. Выход синхронного детектора соединен со входом порогового элемента. In the prototype device, the output of the modulating voltage generator is connected to the input of the reference voltage of the phase (synchronous) detector and to the anode of the modulating microwave diode. The anode of the detecting microwave diode is connected to the input of the signal amplifier with a frequency of modulating voltage, the output of which is connected to the signal input of the phase (synchronous) detector. The output of the synchronous detector is connected to the input of the threshold element.

Полупроводниковый модулирующий СВЧ-диод размещен на расстоянии в четверть средней длины волны диапазона СВЧ-сигналов радара от закарачивающей задней стенки волновода. A semiconductor modulating microwave diode is located at a quarter of the average wavelength of the range of microwave signals of the radar from the closing rear wall of the waveguide.

Устройство-прототип работает следующим образом. Зондирующий СВЧ-сигнал радара контроля скорости движения принимается рупорной антенной входного приемного СВЧ-элемента и далее проходит через волновод прямоугольного сечения, являющийся естественным продолжением рупорной антенны. Здесь СВЧ-сигнал подвергается амплитудной модуляции, осуществляемой с помощью сигнала генератора модулирующего напряжения, поступающего на анод модулирующего СВЧ-диода. Из-за наличия в волноводе закорачивающей металлической задней стенки в волноводе устанавливается стоячая волна с пучностями поля. В такой пучности оказывается расположенным и модулирующий СВЧ-диод. Из-за амплитудной модуляции (или манипуляции) СВЧ-сигнала в волноводе прямоугольного сечения СВЧ-сигнал, воздействующий на детектирующий СВЧ-диод, также оказывается амплитудно-модулированным, т.е. "окрашенным", при известной частоте амплитудной модуляции "окраски". На выходе амплитудного СВЧ-детектора будет выделяться сигнал огибающей, т.е. сигнал на частоте "окраски". Этот сигнал усиливается усилителем сигналов с частотой модулирующего напряжения. Выходной сигнал усилителя сигналов с частотой модулирующего напряжения поступает на сигнальный вход фазового (синхронного) детектора. Т.к. полезная составляющая сигнала на выходе усилителя сигналов с частотой модуляции (в отличие от шумовых компонент) имеет ту же фазу, что и сигнал на входе опорного напряжения фазового детектора, то на выходе фазового детектора будет выработан высокий уровень выходного сигнала. Если выходное напряжение фазового детектора превысит порог срабатывания порогового устройства, на выходе последнего выработается сигнал, используемый для индикации наличия СВЧ-излучения радара. The prototype device operates as follows. The sounding microwave signal of the speed control radar is received by the horn antenna of the input microwave receiving element and then passes through a rectangular waveguide, which is a natural extension of the horn antenna. Here, the microwave signal is subjected to amplitude modulation, which is carried out using the signal of the modulating voltage generator supplied to the anode of the modulating microwave diode. Due to the presence of a short-circuiting metal back wall in the waveguide, a standing wave with field antinodes is established in the waveguide. In such an antinode, a modulating microwave diode is also located. Due to the amplitude modulation (or manipulation) of the microwave signal in a rectangular waveguide, the microwave signal acting on the detecting microwave diode also turns out to be amplitude-modulated, i.e. "colored", with a known frequency of the amplitude modulation of the "color". An envelope signal will be emitted at the output of the amplitude microwave detector, i.e. signal at the frequency of "coloring". This signal is amplified by a signal amplifier with a modulating voltage frequency. The output signal of the signal amplifier with a frequency of modulating voltage is fed to the signal input of the phase (synchronous) detector. Because Since the useful component of the signal at the output of the signal amplifier with a modulation frequency (unlike noise components) has the same phase as the signal at the input of the reference voltage of the phase detector, a high level of the output signal will be generated at the output of the phase detector. If the output voltage of the phase detector exceeds the threshold of the threshold device, the output of the latter will generate a signal used to indicate the presence of microwave radiation from the radar.

Устройство-прототип, как и устройство-аналог, является беспоисковым по частоте, т.е. имеет малое время определения наличия (или отсутствия) зондирующих сигналов радара. Кроме того, устройство-прототип имеет агрегатизированные в единый входной СВЧ-элемент приемную антенну, СЧ-модулятор и амплитудный СВЧ-детектор, что позволяет существенно снизить массу и габариты обнаружителя. The prototype device, like the analog device, is searchless in frequency, i.e. It has a short time for determining the presence (or absence) of probing radar signals. In addition, the prototype device has a receiving antenna aggregated into a single input microwave element, a mid-frequency modulator and an amplitude microwave detector, which can significantly reduce the mass and dimensions of the detector.

Существенными недостатками устройства-прототипа являются, однако, недостаточно высокая чувствительность и неравномерность пороговой чувствительности в полосе возможных несущих частот радара. Данный недостаток объясняется следующими причинами. При описанном размещении СВЧ-диодов в пучности электрического поля оказывается только модулирующий СВЧ-диод. Детектирующий СВЧ-диод оказывается вне пучности электрического поля, что приводит к уменьшению полезного сигнала на выходе амплитудного СВЧ-детектора, образованного детектирующим СВЧ-диодом, и изменению этого напряжения в диапазоне рабочих частот. Significant disadvantages of the prototype device are, however, insufficiently high sensitivity and uneven threshold sensitivity in the band of possible carrier frequencies of the radar. This disadvantage is due to the following reasons. With the described arrangement of microwave diodes in the antinode of the electric field, only the modulating microwave diode appears. The detecting microwave diode is outside the antinode of the electric field, which leads to a decrease in the useful signal at the output of the amplitude microwave detector formed by the detecting microwave diode, and a change in this voltage in the operating frequency range.

Задача, которая решается с помощью предложенного устройства, состоит в повышении пороговой чувствительности устройства и малых изменений пороговой чувствительности в рабочем диапазоне СВЧ-колебаний при обеспечении малых габаритов и массы устройства. The problem, which is solved using the proposed device, is to increase the threshold sensitivity of the device and small changes in threshold sensitivity in the working range of microwave oscillations while ensuring small dimensions and mass of the device.

При построении автомобильных устройств обнаружения сигналов радарных установок решение данной задачи имеет первостепенное значение, по условиям размещения приемной антенны для установки автомобильного устройства обнаружения приходится использовать места в пределах радиопрозрачности, т.е. по существу в пределах лобового стекла перед водителем, например прикреплять устройство обнаружения к солнцезащитному щитку перед сидением водителя. При такой установке обнаружитель со значительной массой будет создавать недопустимые силовые (весовые) нагрузки на солнцезащитный щиток, а устройство с большими габаритами закрывать значительную часть лобового стекла, т.е. мешать наблюдению за проезжей частью автотрассы. И то, и другое недопустимо, и при практическом построении устройств обнаружения отдается предпочтение тем техническим решениям, которые обеспечивают наименьшие массу и габариты устройства обнаружения. When constructing automotive devices for detecting signals from radar installations, the solution to this problem is of paramount importance, according to the conditions for placing a receiving antenna, it is necessary to use places within the radio transparency for installing an automobile detection device, i.e. essentially within the windshield in front of the driver, for example, attach the detection device to the sun visor in front of the driver's seat. With such an installation, a detector with a significant mass will create unacceptable power (weight) loads on the sun visor, and a device with large dimensions will cover a significant part of the windshield, i.e. interfere with the observation of the roadway. Both that and another is unacceptable, and at practical construction of detection devices preference is given to those technical solutions that provide the smallest mass and dimensions of the detection device.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем: из всех возможных вариантов построения амплитудного модулятора выбирают вариант, обеспечивающий наименьшие габариты, а именно вариант построения на полупроводниковых СВЧ-диодах; далее в этом классе СВЧ-полупроводниковых модуляторов для сокращения габаритов выбирают простейший с использованием единственного модулирующего СВЧ-диода (как и в устройстве-прототипе). Такое построение модулятора определяет дополнительные требования к размещению модулирующего СВЧ-диода (диода "окраски"), он должен размещаться в окрестности пучности электрического поля электромагнитной волны в волноводе, что достигается размещением модулирующего диода на расстоянии в четверть средней длины волны рабочего диапазона от задней металлической стенки волновода опять таки, как и в устройстве-прототипе. Однако предлагаемое размещение модулирующего и детектирующего диодов в предложенном варианте - следующее: они размещаются не последовательно, а в одной плоскости поперечного сечения волновода, на расстоянии в четверть средней длины волны рабочего диапазона от задней стенки. При таком размещении диодов обеспечивается не только эффективная "окраска" принятого СВЧ-колебания, т.е. значительная амплитуда огибающей СВЧ-сигнала, обусловленная его эффективной амплитудной модуляцией (манипуляцией), но и существенное сокращение габаритов устройства, вместо связи амплитудного СВЧ-модулятора и амплитудного СВЧ-детектора путем их последовательного соединения и использования последовательного прохождения СВЧ-колебания по волноводному СВЧ-тракту в предложенном устройстве используется связь между модулирующим СВЧ-диодом и детектирующим СВЧ-диодом через единое, общее поле в поперечном сечении волновода. Последовательное включение СВЧ-диодов заменено на их включение в одном поперечном сечении волновода, благодаря чему общая длина СВЧ-фидерного тракта уменьшается, а значит, уменьшаются габариты и масса устройства в целом. The essence of the proposed technical solution is as follows: from all possible options for constructing an amplitude modulator, choose the option that provides the smallest dimensions, namely the option of building on semiconductor microwave diodes; further in this class of microwave semiconductor modulators, to reduce the size, the simplest one is selected using a single modulating microwave diode (as in the prototype device). This construction of the modulator determines additional requirements for the placement of a modulating microwave diode (“dye” diode), it must be placed in the vicinity of the antinode of the electric field of the electromagnetic wave in the waveguide, which is achieved by placing the modulating diode at a quarter of the average wavelength of the operating range from the rear metal wall waveguide again, as in the prototype device. However, the proposed placement of the modulating and detecting diodes in the proposed embodiment is the following: they are not placed sequentially, but in the same plane of the transverse section of the waveguide, at a quarter of the average wavelength of the operating range from the back wall. With this arrangement of the diodes, not only is the effective "coloring" of the received microwave oscillation provided, i.e. a significant amplitude of the envelope of the microwave signal, due to its effective amplitude modulation (manipulation), but also a significant reduction in the dimensions of the device, instead of linking the amplitude microwave modulator and the amplitude microwave detector by connecting them in series and using the serial passage of the microwave vibration through the waveguide microwave path In the proposed device, the connection between the modulating microwave diode and the detecting microwave diode through a single, common field in the cross section of the waveguide is used. The successive inclusion of microwave diodes is replaced by their inclusion in one cross section of the waveguide, due to which the total length of the microwave feeder path is reduced, which means that the overall dimensions and weight of the device are reduced.

Технически поставленная задача решается за счет того, что в автомобильном устройстве обнаружения сигналов радарных установок контроля скорости движения на автотрассах, содержащем входной приемный СВЧ-элемент, включающий в свой состав приемную рупорную антенну, переходящую в волновод прямоугольного сечения с коротко замкнутой металлической задней стенкой на конце, в котором установлены модуляторный и детектирующий СВЧ-диоды, геометрические оси которых параллельны узким и перпендикулярны широким стенкам волновода, причем модуляторный СВЧ-диод расположен на расстоянии в четверть средней длины волны рабочего СВЧ-диапазона от коротко замкнутой металлической задней стенки волновода, катодные выводы модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов соединены с одной из широких стенок волновода, а анодные выводы пропущены через отверстия в противоположной широкой стенке волновода и изолированы от нее, а также содержащем генератор модулирующего напряжения, усилитель-ограничитель сигналов на частоте модуляции, вход которого соединен с анодным выводом детектирующего диода, фазовый детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции, а вход опорного напряжения с выходом генератора модулирующего напряжения и с анодным выводом модуляторного СВЧ-диода, и пороговый элемент, вход которого соединен с выходом фазового детектора, модуляторный и детектирующий СВЧ-диоды установлены в одной плоскости поперечного сечения волновода на одинаковом расстоянии от его продольной оси, а одноименные выводы этих диодов расположены на противоположных широких стенках волновода. The technically posed problem is solved due to the fact that in an automobile device for detecting signals of radar installations for monitoring speed on highways containing an input microwave receiving element, which includes a receiving horn antenna that goes into a rectangular waveguide with a short-closed metal rear wall at the end in which modulator and detecting microwave diodes are installed, the geometric axes of which are parallel to the narrow and perpendicular to the wide walls of the waveguide, and The first microwave diode is located at a quarter of the average wavelength of the working microwave range from the short-circuited metal rear wall of the waveguide, the cathode terminals of the modulating and detecting microwave diodes are connected to one of the wide walls of the waveguide, and the anode terminals are passed through holes in the opposite wide wall waveguide and isolated from it, as well as containing a modulating voltage generator, an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency, the input of which is connected to the anode output of the detecting diode, fa a new detector, the signal input of which is connected to the output of the amplifier-limiter of the signals at the modulation frequency, and the input of the reference voltage with the output of the modulating voltage generator and the anode output of the modulator microwave diode, and a threshold element, the input of which is connected to the output of the phase detector, modulating and detecting Microwave diodes are installed in the same plane of the cross section of the waveguide at the same distance from its longitudinal axis, and the same terminals of these diodes are located on opposite wide walls of the waveguide water.

Существенными признаками предложенного устройства являются
наличие в нем входного приемного СВЧ-элемента, состоящего из приемной рупорной антенны, переходящей в волновод прямоугольного сечения с коротко-замкнутой металлической стенкой на конце, модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов; генератора модулирующего напряжения; усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции; фазового детектора; порогового элемента;
установка геометрических осей модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов параллельно узким и перпендикулярно широким стенкам волновода прямоугольного сечения;
соединение катодного вывода модуляторного и катодного вывода детектирующего СВЧ-диодов с одной из широких стенок волновода прямоугольного сечения;
прохождение анодных выводов модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов через отверстия в противолежащей широкой стенке волновода прямоугольного сечения с изоляцией указанных анодных выводов от этой широкой стенки;
соединение выхода генератора модулирующего напряжения с анодным выводом модуляторного СВЧ-диода и со входом опорного напряжения фазового детектора; анодного вывода детектирующего СВЧ-диода со входом усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции; выхода усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции с сигнальным входом фазового детектора; выхода фазового детектора со входом порогового элемента;
размещение оси модуляторного СВЧ-диода на расстоянии, равном четверти средней длины волны рабочего СВЧ-диапазона от задней стенки волновода с прямоугольным сечением;
установка модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов в одной плоскости поперечного сечения волновода на одинаковом расстоянии от его продольной оси;
расположение одноименных выводов этих СВЧ-диодов (т.е. анодов и катодов) на противолежащих широких стенках волновода.
Salient features of the proposed device are
the presence in it of an input microwave receiving element, consisting of a receiving horn antenna, which passes into a rectangular waveguide with a short-circuited metal wall at the end, modulating and detecting microwave diodes; modulating voltage generator; an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency; phase detector; threshold element;
installation of the geometric axes of the modulating and detecting microwave diodes parallel to narrow and perpendicular to the wide walls of a rectangular waveguide;
the connection of the cathode output of the modulator and cathode output of the detecting microwave diodes with one of the wide walls of the rectangular waveguide;
the passage of the anode terminals of the modulating and detecting microwave diodes through the holes in the opposite wide wall of a rectangular waveguide with isolation of the indicated anode terminals from this wide wall;
connection of the output of the modulating voltage generator with the anode output of the modulator microwave diode and with the input of the reference voltage of the phase detector; anode output of a detecting microwave diode with an input of an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency; the output of the amplifier-limiter of the signals at the modulation frequency with the signal input of the phase detector; an output of a phase detector with an input of a threshold element;
placement of the axis of the modulator microwave diode at a distance equal to a quarter of the average wavelength of the working microwave range from the rear wall of the waveguide with a rectangular cross section;
installation of modulating and detecting microwave diodes in the same plane of the cross section of the waveguide at the same distance from its longitudinal axis;
the location of the same terminals of these microwave diodes (i.e., anodes and cathodes) on opposite wide walls of the waveguide.

Признаками, общими с устройством-прототипом, являются
наличие входного приемного СВЧ-элемента, состоящего из приемной рупорной антенны, переходящей в волновод прямоугольного сечения с коротко-замкнутой металлической задней стенкой на конце, модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов; генератора модулирующего напряжения; усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции; фазового детектора; порогового элемента;
установка геометрических осей модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов параллельно узким и перпендикулярно широким стенкам волновода прямоугольного сечения;
размещение оси модуляторного СВЧ-диода на расстоянии, равном четверти средней длины волны рабочего СВЧ-диапазона от задней стенки волновода прямоугольного сечения;
соединение катодного вывода модуляторного и катодного вывода детектирующего СВЧ-диодов с одной из широких стенок волновода прямоугольного сечения;
прохождение анодных выводов модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов через отверстия в противолежащей широкой стенке волновода прямоугольного сечения с изоляцией указанных анодных выводов от этой широкой стенки;
соединение выхода генератора модулирующего напряжения с анодным выводом модулирующего СВЧ-диода и со входом опорного напряжения фазового детектора; анодного вывода детектирующего СВЧ-диода со входом усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции; выхода усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции с сигнальным входом фазового детектора; выхода фазового детектора со входом порогового элемента.
The features common to the prototype device are
the presence of an input microwave receiving element, consisting of a receiving horn antenna, passing into a rectangular waveguide with a short-circuited metal rear wall at the end, modulating and detecting microwave diodes; modulating voltage generator; an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency; phase detector; threshold element;
installation of the geometric axes of the modulating and detecting microwave diodes parallel to narrow and perpendicular to the wide walls of a rectangular waveguide;
placing the axis of the modulator microwave diode at a distance equal to a quarter of the average wavelength of the working microwave range from the rear wall of the rectangular waveguide;
the connection of the cathode output of the modulator and cathode output of the detecting microwave diodes with one of the wide walls of the rectangular waveguide;
the passage of the anode terminals of the modulating and detecting microwave diodes through the holes in the opposite wide wall of a rectangular waveguide with isolation of the indicated anode terminals from this wide wall;
connection of the output of the modulating voltage generator with the anode output of the modulating microwave diode and with the input of the reference voltage of the phase detector; anode output of a detecting microwave diode with an input of an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency; the output of the amplifier-limiter of the signals at the modulation frequency with the signal input of the phase detector; an output of a phase detector with an input of a threshold element.

Отличительными признаками предложенного устройства от устройства-прототипа являются
установка модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов в одной плоскости поперечного сечения волновода на одинаковом расстоянии от его продольной оси;
расположение одноименных выводов (т.е. анода и катода) модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов на противолежащих широких стенках волновода, т.е. например, анода модуляторного СВЧ-диода на одной широкой стенке, а анода детектирующего СВЧ-диода на другой, противолежащей широкой стенке.
Distinctive features of the proposed device from the prototype device are
installation of modulating and detecting microwave diodes in the same plane of the cross section of the waveguide at the same distance from its longitudinal axis;
the location of the same terminals (i.e., the anode and cathode) of the modulating and detecting microwave diodes on opposite wide walls of the waveguide, i.e. for example, the anode of a modulating microwave diode on one wide wall, and the anode of a detecting microwave diode on another, opposite wide wall.

Основной технический эффект от использования предложенного технического решения состоит в уменьшении массы и габаритов устройства обнаружения сигналов радарных установок. The main technical effect of using the proposed technical solution is to reduce the mass and dimensions of the device for detecting signals from radar installations.

Дополнительный технический эффект от использования предложенного технического решения состоит в том, что при уменьшении массы и габаритов устройства обеспечены
повышенная пороговая чувствительность устройства обнаружения, а следовательно, и большая дальность обнаружения радара, достаточная для принятия водителем ответных действий (своевременного снижения скорости движения);
несущественные изменения пороговой чувствительности в пределах заданного рабочего диапазона несущих частот СВЧ-сигнала радара.
An additional technical effect from the use of the proposed technical solution is that when reducing the mass and dimensions of the device provided
increased threshold sensitivity of the detection device, and consequently, a large range of radar detection, sufficient for the driver to take retaliatory actions (timely decrease in speed);
minor changes in threshold sensitivity within a given operating range of carrier frequencies of the microwave signal of the radar.

Основной и дополнительный технические эффекты получены за счет использования единых, одних и тех же технических приемов и особенностей устройства. Основной технический эффект (снижение массы и габаритов устройства обнаружения) достигнут за счет размещения модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов в одной плоскости поперечного сечения волновода, что позволяет сократить линейный размер волновода и приемного СВЧ-элемента по длине. Дополнительный технический эффект (обеспечение повышенной пороговой чувствительности) достигнут также
за счет размещения модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов в одной плоскости поперечного сечения волновода, находящейся на расстоянии в четверть средней длины волны рабочего диапазона СВЧ-сигналов, поскольку в этом случае детектирующий СВЧ-диод, связанный с модуляторным СВЧ-диодом за счет общего поля в сечении, также оказывается в пучности электрического поля, что позволяет повысить амплитуду выделенной огибающей промодулированного СВЧ-сигнала;
за счет размещения выводов анодов детектирующего и модулирующего СВЧ-диодов на противолежащих широких стенках волновода, поскольку в этом случае удается при малой длине волновода сохранить значительное расстояние между выводами диодов и уменьшить паразитное прохождение прямого модулирующего сигнала на вход усилителя-ограничителя сигналов с частотой модуляции.
The main and additional technical effects are obtained through the use of uniform, one and the same techniques and device features. The main technical effect (reducing the weight and dimensions of the detection device) is achieved by placing modulator and detecting microwave diodes in the same plane of the cross section of the waveguide, which reduces the linear size of the waveguide and the receiving microwave element along the length. An additional technical effect (providing increased threshold sensitivity) was also achieved
by placing the modulating and detecting microwave diodes in the same plane of the waveguide cross-section located at a quarter of the average wavelength of the working range of the microwave signals, since in this case the detecting microwave diode connected to the modulating microwave diode due to the common field in the cross section also appears in the antinode of the electric field, which allows to increase the amplitude of the selected envelope of the modulated microwave signal;
by placing the terminals of the anodes of the detecting and modulating microwave diodes on opposite wide walls of the waveguide, since in this case it is possible to keep a significant distance between the terminals of the diodes and reduce the spurious passage of the direct modulating signal to the input of the signal-limiting amplifier with a modulation frequency.

Можно установить следующую причинно-следственную связь между примененными техническими приемами и достигнутым техническим эффектом:
масса и габариты устройства будут снижены, если уменьшить общий линейный размер по длине волновода с прямоугольным сечением, а уменьшение длины можно обеспечить, если модулированный и детектирующий СВЧ-диоды располагать не один за другим по длине, а установить в одном поперечном сечении волновода, а именно в том, где находится пучность электрического поля, т.е. находящемся на расстоянии в четверть средней рабочей длины волны от закорачивающей металлической задней стенки волновода;
пороговая чувствительность устройства будет повышена, если обеспечить при прочих равных условиях наибольшую амплитуду выделенной огибающей амплитудно-модулированного ("окрашенного") СВЧ-сигнала и уменьшить прямое прохождение паразитной составляющей модулирующего сигнала на вход усилителя-ограничителя, а это, в свою очередь, удастся обеспечить, если детектирующий диод разместить в той же плоскости поперечного сечения волновода так, чтобы геометрические оси диодов были симметричны и находились на одинаковом расстоянии от продольной оси волновода, а анодные выводы модулирующего и детектирующего СВЧ-диодов выводить через отверстия в противолежащих широких стенках волновода. В этом случае при малом размере по длине волновода удастся сохранить значительный линейный размер между анодными выводами диодов и уменьшить паразитную емкость между анодными выводами СВЧ-диодов.
You can establish the following causal relationship between the applied techniques and the achieved technical effect:
the mass and dimensions of the device will be reduced if the overall linear size along the length of the waveguide with a rectangular cross section is reduced, and a reduction in length can be achieved if the modulated and detecting microwave diodes are arranged not one after the other in length, but installed in the same cross section of the waveguide, namely in where the antinode of the electric field is located, i.e. located at a quarter of the average working wavelength from the short-circuiting metal rear wall of the waveguide;
the threshold sensitivity of the device will be increased if, ceteris paribus, the maximum amplitude of the selected envelope of the amplitude-modulated (“colored”) microwave signal is ensured and the direct passage of the spurious component of the modulating signal to the input of the amplifier-limiter is reduced, and this, in turn, can be achieved if the detecting diode is placed in the same plane of the cross section of the waveguide so that the geometrical axes of the diodes are symmetric and are at the same distance from the longitudinal si of the waveguide, and the anode terminals of the modulating and detecting microwave diodes to be output through openings in the opposite wide walls of the waveguide. In this case, with a small size along the length of the waveguide, it will be possible to maintain a significant linear size between the anode terminals of the diodes and reduce the stray capacitance between the anode terminals of the microwave diodes.

На фиг.1 приведена функциональная схема предложенного устройства. Figure 1 shows the functional diagram of the proposed device.

Нф фиг. 2 графики напряжений в характерных точках предложенного устройства. Nf FIG. 2 graphs of stresses at characteristic points of the proposed device.

На фиг. 3 графики изменения напряженности электрического поля E в волноводе прямоугольного сечения входного приемного СВЧ-элемента. In FIG. 3 graphs of changes in the electric field E in a waveguide of rectangular cross section of the input receiving microwave element.

Предложенное устройство содержит
входной приемный СВЧ-элемент 1, состоящий из рупорной антенны 2, переходящей в отрезок волновода 3 прямоугольного сечения с металлической закорачивающей задней стенкой 4, который имеет отверстие в нижней широкой стенке 5 и отверстие в противолежащей верхней широкой стенке 6, модулирующего СВЧ-диода 7 и детектирующего СВЧ-диода 8;
генератор модулирующего напряжения ("сигнала окраски") 9, имеющий выход 10;
усилитель-ограничитель сигналов на частоте модуляции ("окраски") 11, имеющий вход 12 и выход 13;
фазовый детектор 14, имеющий сигнальный вход 15, вход опорного напряжения 16 и выход 17;
пороговый элемент 18, имеющий вход 19 и выход 20.
The proposed device contains
the input microwave receiving element 1, consisting of a horn antenna 2, passing into a segment of a waveguide 3 of rectangular cross section with a metal short-circuiting rear wall 4, which has an opening in the lower wide wall 5 and an opening in the opposite upper wide wall 6, modulating the microwave diode 7 and detecting microwave diode 8;
a modulating voltage generator ("color signal") 9, having an output 10;
an amplifier-limiter of signals at a modulation frequency (“coloring”) 11, having an input 12 and an output 13;
a phase detector 14 having a signal input 15, a reference voltage input 16 and an output 17;
a threshold element 18 having an input 19 and an output 20.

Геометрическая вертикальная ось модулирующего СВЧ-диода 7 находится в плоскости поперечного сечения волновода 3, отстоящей на расстоянии a от его закорачивающей металлической задней стенки 4, проходит параллельно узкой стенке волновода прямоугольного сечения и перпендикулярно его широкой стенке, проходит через центр отверстия 5 в нижней широкой стенке и находится на расстоянии b/2 от вертикальной оси, проходящей через центр указанного поперечного сечения волновода. Геометрическая вертикальная ось детектирующего СВЧ-диода 8 также находится в той же плоскости поперечного сечения волновода 3, отстоящей на расстоянии a от его закорачивающей металлической задней стенки 4, симметрична оси модулирующего СВЧ-диода 7 относительно вертикальной оси, проходящей через центр указанного поперечного сечения, находится на расстоянии b/2 от этой вертикальной оси и проходит через центр отверстия 6 в верхней широкой стенке волновода. Таким образом, расстояние между геометрическими вертикальными осями модулирующего СВЧ-диода 7 и детектирующего СВЧ-диода 8 равно b. Расстояние a от закорачивающей металлической задней стенки волновода до рассматриваемой плоскости поперечного сечения, в которой находятся геометрические оси СВЧ-диодов, определяется средней длиной волны рабочего СВЧ-диапазона: a=λср/4. Расстояние b между осями СВЧ-диодов мало; оно выбирается минимально возможным, исходя из того, чтобы модулирующий сигнал, поступающий на модуляторный СВЧ-диод, еще не создавал существенной "прямой" паразитной составляющей на детектирующем СВЧ-диоде за счет прохождения через паразитную емкость между СВЧ-диодами. Можно считать, что оси СВЧ-диодов находятся в непосредственной близости от вертикальной оси, проходящей через середину рассматриваемого поперечного сечения.The geometric vertical axis of the modulating microwave diode 7 is in the plane of the cross section of the waveguide 3, spaced a distance a from its shorting metal rear wall 4, runs parallel to the narrow wall of the rectangular waveguide and perpendicular to its wide wall, passes through the center of the hole 5 in the lower wide wall and is at a distance b / 2 from the vertical axis passing through the center of the specified cross section of the waveguide. The geometrical vertical axis of the detecting microwave diode 8 is also located in the same plane of the cross section of the waveguide 3, spaced a distance a from its shorting metal rear wall 4, is symmetrical to the axis of the modulating microwave diode 7 relative to the vertical axis passing through the center of the specified cross section at a distance b / 2 from this vertical axis and passes through the center of the hole 6 in the upper wide wall of the waveguide. Thus, the distance between the geometric vertical axes of the modulating microwave diode 7 and the detecting microwave diode 8 is b. The distance a from the shorting metal back wall of the waveguide to the considered cross-section plane, in which the geometric axes of the microwave diodes are located, is determined by the average wavelength of the working microwave range: a = λ cf / 4. The distance b between the axes of the microwave diodes is small; it is selected as minimal as possible, based on the fact that the modulating signal supplied to the modulator microwave diode does not yet create a significant “direct” spurious component on the detecting microwave diode due to passage through the parasitic capacitance between the microwave diodes. We can assume that the axis of the microwave diodes are in close proximity to the vertical axis passing through the middle of the cross section under consideration.

Вывод катода модуляторного СВЧ-диода 7 соединен с верхней широкой стенкой волновода 3. Вывод анода модуляторного СВЧ-диода 7 проходит через отверстие 5 в нижней широкой стенке волновода 3, изолирован от нее и соединен с выходом 10 генератора модулирующего напряжения 9 и со входом опорного напряжения 16 фазового детектора 14. Вывод катода детектирующего СВЧ-диода 8 соединен с нижней широкой стенкой волновода 3. Вывод анода детектирующего СВЧ-диода 8 проходит через отверстия 6 в верхней широкой стенке волновода 3, изолирован от нее и соединен со входом 12 усилителя-ограничителя 11 сигналов на частоте модуляции, выход 13 которого соединен с сигнальным входом 15 фазового детектора 14. Выход 17 фазового детектора 14 соединен со входом 19 порогового элемента 18. The output of the cathode of the modulator microwave diode 7 is connected to the upper wide wall of the waveguide 3. The output of the anode of the modulator microwave diode 7 passes through the hole 5 in the lower wide wall of the waveguide 3, is isolated from it and connected to the output 10 of the modulating voltage generator 9 and to the input of the reference voltage 16 of the phase detector 14. The output of the cathode of the detecting microwave diode 8 is connected to the lower wide wall of the waveguide 3. The output of the anode of the detecting microwave diode 8 passes through holes 6 in the upper wide wall of the waveguide 3, is isolated from it and connected to the input 12 ohm amplifier-limiter 11, the signal at the modulation frequency, the output 13 of which is connected to the signal input 15 of the phase detector 14. The output 17 of the phase detector 14 is connected to the input 19 of the threshold element 18.

При оговоренном расположении геометрических осей СВЧ-диодов указанные диоды будут находиться в пучности электрического поля E (как в плоскости поперечного сечения, так и по координате l, соответствующей длине волновода). Действительно, на задней закорачивающей металлической стенке 4 волновода 3 всегда будет нуль электрического поля E, а максимум этой напряженности будет находиться (см. фиг.3) на расстоянии a=λср/4 от задней закорачивающей металлической стенки 4, т.е. в той плоскости поперечного сечения волновода 3, в которой расположены геометрические вертикальные оси СВЧ-диодов. В указанной плоскости поперечного сечения нуль напряженности электрического поля E находится в точках, принадлежащих узким стенкам волновода, т.е. на границах рассматриваемого поперечного сечения, а максимум напряженности будет находиться в середине широкой стенки (на расстоянии C/2 от края сечения, где C ширина широкой стенки волновода 3). Таким образом, в рабочем диапазоне частот СВЧ-сигналов максимум напряженности электрического поля E всегда будет находиться в окрестности места расположения СВЧ-диодов. Это обеспечивает высокую пороговую чувствительность предложенного устройства к зондирующим СВЧ-сигналам радара и равномерность пороговой чувствительности в пределах рабочего диапазона СВЧ-сигналов.With the specified arrangement of the geometric axes of the microwave diodes, these diodes will be in the antinode of the electric field E (both in the plane of the cross section and in the coordinate l corresponding to the waveguide length). Indeed, on the back short-circuiting metal wall 4 of the waveguide 3 there will always be zero electric field E, and the maximum of this intensity will be (see Fig. 3) at a distance a = λ cf / 4 from the back short-circuiting metal wall 4, i.e. in that plane of the cross section of the waveguide 3, in which the geometric vertical axis of the microwave diodes are located. In the indicated plane of the cross section, zero electric field strength E is located at the points belonging to the narrow walls of the waveguide, i.e. at the boundaries of the considered cross section, and the maximum tension will be in the middle of the wide wall (at a distance C / 2 from the edge of the section, where C is the width of the wide wall of the waveguide 3). Thus, in the operating frequency range of microwave signals, the maximum electric field strength E will always be in the vicinity of the location of the microwave diodes. This provides a high threshold sensitivity of the proposed device to the probing microwave radar signals and the uniformity of the threshold sensitivity within the operating range of microwave signals.

Предложенное устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

СВЧ-сигнал радара контроля за скоростью движения автомобилей на автотрассе принимается приемной антенной 2 предложенного устройства и распространяется по волноводу 3, в котором устанавливается стоячая волна СВЧ-поля с максимумом в окрестности точек установки СВЧ-диодов 7 и 8. Генератор напряжения модуляции вырабатывает низкочастотное (например, меандровое) модулирующее напряжение ("сигнал окраски") с априорно известной нам частотой. Этот сигнал подается на вход опорного напряжения 16 фазового детектора 14 и на анод модуляторного СВЧ-диода 7. За счет воздействия модулирующего напряжения на модуляторный СВЧ-диод 7 изменяется напряженность электрического поля: СВЧ-сигнал получает амплитудную модуляцию (или амплитудную манипуляцию) при частоте модуляции, равной частоте модулирующего напряжения. Такое же электромагнитное СВЧ-поле, которое существует в окрестности модуляторного СВЧ-диода 7, будет существовать и окрестности детектирующего СВЧ-диода 8. Поэтому, если зондирующий СВЧ-сигнал радара был принят, он окажется промодулирован по амплитуде, и на детектирующий СВЧ-диод 8 будет воздействовать амплитудно-модулированный СВЧ-сигнал. Детектирующий СВЧ-диод 8 выделит огибающую амплитудно-манипулированного СВЧ-сигнала, воздействующего на этот диод, и на входе 12 усилителя-ограничителя 11 появится переменное напряжение с частотой модуляции. Усилитель-ограничитель 11 имеет полосу пропускания, в которую попадает частота амплитудной модуляции. Поэтому переменный входной сигнал, поступивший на вход 12 усилителя-ограничителя 11, будет им усиливаться. Усиленный сигнал, имеющий частоту и фазу сигнала, выработанного генератором модулирующего напряжения, с выхода 13 усилителя-ограничителя 11 поступает на сигнальный вход 15 фазового детектора 14. На входе опорного напряжения 16 указанного фазового детектора 14 действует выходное напряжение генератора модулирующего напряжения 9. Так как напряжение на сигнальном входе 15 и входе опорного напряжения 16 фазового детектора 14 совпадают по частоте и фазе, то на выходе 17 фазового детектора вырабатывается высокий уровень выходного напряжения. Выходное напряжение фазового детектора воздействует на вход 19 порогового элемента 18. Если это напряжение превысило порог срабатывания порогового элемента 18, то на выходе 20 порогового элемента 18 вырабатывается сигнал, указывающий на наличие СВЧ-зондирующих сигналов радара контроля скорости. The microwave signal of the radar for monitoring the speed of cars on the highway is received by the receiving antenna 2 of the proposed device and propagates along the waveguide 3, in which a standing wave of the microwave field is established with a maximum in the vicinity of the installation points of the microwave diodes 7 and 8. The modulation voltage generator generates a low-frequency ( for example, meander) modulating voltage ("color signal") with a priori known frequency. This signal is fed to the input of the reference voltage 16 of the phase detector 14 and to the anode of the modulator microwave diode 7. Due to the influence of the modulating voltage on the modulator microwave diode 7, the electric field strength changes: the microwave signal receives amplitude modulation (or amplitude manipulation) at the modulation frequency equal to the frequency of the modulating voltage. The same electromagnetic microwave field that exists in the vicinity of the modulating microwave diode 7 will also exist in the vicinity of the detecting microwave diode 8. Therefore, if the probing microwave signal of the radar was received, it will be modulated in amplitude and the detecting microwave diode 8 will affect the amplitude modulated microwave signal. The detecting microwave diode 8 will select the envelope of the amplitude-manipulated microwave signal acting on this diode, and an alternating voltage with a modulation frequency will appear at the input 12 of the amplifier-limiter 11. The amplifier-limiter 11 has a passband into which the amplitude modulation frequency falls. Therefore, the variable input signal received at the input 12 of the amplifier-limiter 11 will be amplified by it. The amplified signal having the frequency and phase of the signal generated by the modulating voltage generator, from the output 13 of the amplifier-limiter 11 is fed to the signal input 15 of the phase detector 14. At the input of the reference voltage 16 of the specified phase detector 14, the output voltage of the modulating voltage generator 9 acts. Since the voltage at the signal input 15 and the reference voltage input 16 of the phase detector 14 coincide in frequency and phase, then a high level of output voltage is generated at the output of the phase detector 17. The output voltage of the phase detector acts on the input 19 of the threshold element 18. If this voltage exceeds the threshold of the threshold element 18, then the output 20 of the threshold element 18 produces a signal indicating the presence of microwave sounding signals from the speed control radar.

Другие возможные компоненты выходного сигнала усилителя-ограничителя 11 (к таким компонентам относятся, например, составляющие шума в приемном тракте) не совпадают с опорным напряжением фазового детектора по фазе и даже по частоте. Они не могут вызвать появления высокого уровня напряжения на выходе 17 фазового детектора. Благодаря применению фазового детектора обеспечивается узкополосность выходной цепи обработки сигнала в предложенном устройстве и создание системы ШОУ, позволяющей выделить полезный сигнал при значительном уровне шумов. Other possible components of the output signal of the amplifier-limiter 11 (such components include, for example, noise components in the receiving path) do not coincide with the reference voltage of the phase detector in phase and even in frequency. They cannot cause a high voltage level at the output of the 17 phase detector. Thanks to the use of a phase detector, the narrow-band output signal processing circuit in the proposed device and the creation of the SHOW system, which allows to select a useful signal with a significant noise level, are provided.

Благодаря априорно известной и постоянной частоте модулирующего напряжения ("окраски") и использованию фазового детектора с опорным сигналом той же частоты удается обеспечить узкую полосу выходного тракта обработки и повышенную чувствительность автомобильного устройства обнаружения сигналов радарных установок. Thanks to the a priori known and constant frequency of the modulating voltage (“coloring”) and the use of a phase detector with a reference signal of the same frequency, it is possible to provide a narrow band of the output processing path and increased sensitivity of the automobile device for detecting signals from radar installations.

Предложенное расположение диодов в плоскости поперечного сечения волновода, в который переходит рупорная антенна, позволяет повысить пороговую чувствительность устройства (и, как следствие, дальность обнаружения), а также обеспечить малые изменения указанной пороговой чувствительности в рабочем диапазоне несущих частот зондирующих сигналов радара. The proposed arrangement of the diodes in the plane of the cross section of the waveguide into which the horn antenna passes allows to increase the threshold sensitivity of the device (and, as a result, the detection range), as well as to provide small changes in the indicated threshold sensitivity in the operating range of the carrier frequencies of the probing radar signals.

Предложенное устройство было проверено экспериментально. При эксперименте был создан лабораторный образец, работающий в диапазонах рабочих частот СВЧ-сигналов: 10 oC 12 ГГц и 23 oC 25 ГГц. Данный образец имел пороговую чувствительность: на несущей частоте 10,525 ГГц не хуже 100 дБ/Вт, на несущей частоте 24,15 ГГц не хуже 95 дБ/Вт. Разработанный образец питался от аккумуляторной батареи автомобиля, имел габариты 110х95х23 мм (т.е. мог быть размещен на светозащитном щитке водителя в салоне автомобиля) и массу не более 200 г. Полученные значения пороговой чувствительности позволяли обнаружить радар на расстоянии не менее 1,5 км от радара до автомобиля, т.е. ранее, чем радар мог определить скорость движения автомобиля, и позволяли водителю своевременно принять предупредительные меры снизить до разрешенных значений скорость движения. Эксперимент, таким образом, подтвердил реализуемость предложенного устройства и получение оговоренного в материалах заявки положительного эффекта.The proposed device was tested experimentally. During the experiment, a laboratory sample was created, operating in the operating frequency ranges of microwave signals: 10 o C 12 GHz and 23 o C 25 GHz. This sample had a threshold sensitivity: at a carrier frequency of 10.525 GHz no worse than 100 dB / W, at a carrier frequency 24.15 GHz no worse than 95 dB / W. The developed sample was powered by the vehicle’s battery, had dimensions of 110x95x23 mm (i.e. could be placed on the driver’s light-shielding shield in the passenger compartment) and weight not exceeding 200 g. The obtained threshold sensitivity values made it possible to detect radar at a distance of at least 1.5 km from radar to car, i.e. earlier than the radar could determine the speed of the car, and allowed the driver to take preventive measures in a timely manner to reduce the speed of movement to the permitted values. The experiment, thus, confirmed the feasibility of the proposed device and the receipt of the positive effect specified in the application materials.

Claims (1)

Автомобильное устройство обнаружения сигналов радарных установок контроля скорости движения на автотрассах, содержащее входной приемный СВЧ-элемент, включающий в свой состав приемную рупорную антенну, переходящую в волновод прямоугольного сечения с короткозамкнутой металлической задней стенкой на конце, в котором установлены модуляторный и детектирующий СВЧ-диоды, герметические оси которых параллельны узким и перпендикулярны широким стенкам волновода, причем модуляторный СВЧ-диод расположен на расстоянии в четверть средней длины волны рабочего СВЧ-диапазона от короткозамкнутой металлической задней стенки волновода, катодные выводы модуляторного и детектирующего СВЧ-диодов соединены с одной из широких стенок волновода, а анодные выводы пропущены через отверстия в противолежащей широкой стенке и изолированы от нее, а также генератор модулирующего напряжения, усилитель-ограничитель сигналов на частоте модуляции, вход которого соединен с анодным выводом детектирующего СВЧ-диода, фазовый детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя сигналов на частоте модуляции, а вход опорного напряжения с выходом генератора модулирующего напряжения и с анодным выводом модулирующего СВЧ-диода, и пороговый элемент, вход которого соединен с выходом фазового детектора, отличающееся тем, что модуляторный и детектирующий СВЧ-диоды установлены в одной плоскости поперечного сечения волновода на одинаковом расстоянии от его продольной оси, а одноименные выводы этих СВЧ-диодов расположены на противолежащих широких стенках волновода. An automobile device for detecting signals from radar installations for monitoring speed on highways, comprising an input microwave receiving element, comprising a receiving horn antenna, which passes into a rectangular waveguide with a short-circuited metal rear wall at the end, in which modulator and detecting microwave diodes are installed, the hermetic axes of which are parallel to the narrow and perpendicular to the wide walls of the waveguide, and the modulator microwave diode is located at a quarter average length waves of the working microwave range from the short-circuited metal back wall of the waveguide, the cathode leads of the modulating and detecting microwave diodes are connected to one of the wide walls of the waveguide, and the anode leads are passed through the holes in the opposite wide wall and isolated from it, as well as a modulating voltage generator, amplifier - a signal limiter at a modulation frequency, the input of which is connected to the anode output of the detecting microwave diode, a phase detector, whose signal input is connected to the output of the amplifier For signals at the modulation frequency, and the input of the reference voltage with the output of the modulating voltage generator and with the anode output of the modulating microwave diode, and a threshold element whose input is connected to the output of the phase detector, characterized in that the modulating and detecting microwave diodes are installed in the same plane the cross section of the waveguide at the same distance from its longitudinal axis, and the same conclusions of these microwave diodes are located on opposite wide walls of the waveguide.
RU93046350A 1993-09-30 1993-09-30 Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars RU2066866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93046350A RU2066866C1 (en) 1993-09-30 1993-09-30 Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93046350A RU2066866C1 (en) 1993-09-30 1993-09-30 Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93046350A RU93046350A (en) 1996-02-27
RU2066866C1 true RU2066866C1 (en) 1996-09-20

Family

ID=20147908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93046350A RU2066866C1 (en) 1993-09-30 1993-09-30 Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2066866C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638998C2 (en) * 2016-01-18 2017-12-19 Дамир Гумерович Шарифуллин Individual alert system on presence of pedestrian on road

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Газета "Авторевю", 1991. N 5 /7/. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638998C2 (en) * 2016-01-18 2017-12-19 Дамир Гумерович Шарифуллин Individual alert system on presence of pedestrian on road

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2978409B2 (en) Radar signal processor
US7345620B2 (en) Method and device for the adaptive regulation of power
US6124823A (en) Radar apparatus for vehicle
US3680085A (en) Anti-collision apparatus for vehicles
JP4235360B2 (en) Vehicle front monitoring sensor inspection station
EP0795761B1 (en) Radar apparatus with a simplified construction
EP0527443B1 (en) Portable FM-CW radar device
JP3154829B2 (en) Compact and versatile integrated millimeter-wave radar sensor
EP0348036B1 (en) Narrow bandwith frequency modulated radar apparatus for obstacle detection
US3631484A (en) Harmonic detection system
US4383238A (en) Obstacle detector for a vehicle
US5963162A (en) Object detecting system
US3659293A (en) Range-detecting doppler radar
US3518546A (en) Harmonic communication and navigation system
US4316173A (en) Doppler radar vehicle speed sensing system including means for checking system operation based on the detection of low frequency Doppler frequency components
US20080001809A1 (en) Detecting signal interference in a vehicle system
US3094663A (en) Microwave signal checker for continuous wave radiations
US7129839B2 (en) Device for monitoring an area
US4142189A (en) Radar system
US4122449A (en) Device for measuring a vehicle speed by utilizing the doppler effect
US4131889A (en) Miniature doppler radar systems and microwave receivers suitable therefor
US3898653A (en) Automotive radar sensor
CN102971641A (en) Radar system and detection method
RU2066866C1 (en) Automobile device for detection of signals of highway traffic control radars
CN104714228A (en) Radar front end module for door opening early-warning system