RU2334995C1 - Doppler meter of absolute speed - Google Patents

Doppler meter of absolute speed Download PDF

Info

Publication number
RU2334995C1
RU2334995C1 RU2007119997/09A RU2007119997A RU2334995C1 RU 2334995 C1 RU2334995 C1 RU 2334995C1 RU 2007119997/09 A RU2007119997/09 A RU 2007119997/09A RU 2007119997 A RU2007119997 A RU 2007119997A RU 2334995 C1 RU2334995 C1 RU 2334995C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
mixer
doppler
generator
Prior art date
Application number
RU2007119997/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Варин (RU)
Александр Петрович Варин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2007119997/09A priority Critical patent/RU2334995C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2334995C1 publication Critical patent/RU2334995C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention is related to radio engineering, in particular, to devices of absolute speed measurement with application of Doppler effect. Device contains two antennas, two circulators, two directed couplers, four mixers, generator of continuous harmonic oscillations, two amplifiers, generator controlled by voltage, two band filters, control unit, two amplitude detectors, clock pulse generator, slave key, subtracting device, clipper amplifier, differentiating element, pulse shaper, which are connected between each other in a certain manner for achievement of technical result.
EFFECT: increase of absolute speed measurement accuracy.
5 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам измерения путевой скорости с использованием эффекта Доплера.The invention relates to radio engineering, in particular to devices for measuring ground speed using the Doppler effect.

Известно устройство для измерения скорости наземного объекта (патент РФ №2052833 от 10.07.78 г., G01S 13/58), содержащее две антенны, сумматор, блок генератора и детектора и измеритель частоты, причем выходы антенн подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом блока генератора и детектора, входы антенн подключены к генераторным выходам блока генератора и детектора, детекторный выход которого соединен с входом измерителя частоты, выход которого является выходом устройства. С целью компенсации влияния угловых эволюций корпуса объекта лучи антенн разведены в противоположные стороны относительно продольной оси объекта на некоторый угол. За счет этого компенсируются ошибки измерения скорости, связанные с изменением курсового угла объекта в процессе движения (поворотами). Однако ошибки, обусловленные широкой полосой принимаемого доплеровского сигнала при ненулевой ширине диаграммы направленности антенн, данным техническим решением не устраняются.A device for measuring the speed of a ground object (RF patent No. 2052833 dated 07/10/78, G01S 13/58), comprising two antennas, an adder, a generator and detector unit and a frequency meter, the antenna outputs are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which connected to the input of the generator block and the detector, the inputs of the antennas are connected to the generator outputs of the generator block and the detector, the detector output of which is connected to the input of the frequency meter, the output of which is the output of the device. In order to compensate for the influence of the angular evolution of the object’s body, the antenna beams are separated in opposite directions relative to the longitudinal axis of the object by a certain angle. Due to this, speed measurement errors associated with changes in the course angle of the object during movement (by turns) are compensated. However, errors caused by the wide band of the received Doppler signal with a non-zero antenna radiation pattern width are not eliminated by this technical solution.

Известен радиолокационный измеритель скорости для железнодорожного транспорта (а.с. №1341594, G01S 13/58 от 08.09.85 г.), содержащий генератор непрерывных СВЧ-колебаний, направленный ответвитель, циркулятор, смеситель, усилитель доплеровского сигнала, антенну, а также фазовращатель и формирователь импульса строба, в котором для повышения точности измерений используется управление фазой опорного сигнала таким образом, чтобы уменьшить уровень флюктуаций амплитуды принимаемого сигнала и тем самым увеличить его энергию. Данное устройство также не устраняет ошибки измерения, обусловленные фактическим приемом достаточно широкого спектра доплеровского сигнала, а не единственной гармоники при использовании антенны с относительно широкой диаграммой направленности.Known radar speed meter for railway transport (AS No. 1341594, G01S 13/58 from 08.09.85), containing a generator of continuous microwave oscillations, directional coupler, circulator, mixer, Doppler signal amplifier, antenna, and phase shifter and a strobe pulse shaper, in which, to increase the accuracy of measurements, the control phase of the reference signal is used in such a way as to reduce the level of fluctuations in the amplitude of the received signal and thereby increase its energy. This device also does not eliminate measurement errors due to the actual reception of a wide enough spectrum of the Doppler signal, and not the only harmonic when using an antenna with a relatively wide radiation pattern.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является доплеровский измеритель путевой скорости, описанный в книге М.И.Финкельштейн. Основы радиолокации. М., Сов. Радио, 1973, с.86, принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is the Doppler track speed meter described in the book by M.I. Finkelshtein. Basics of radar. M., Sov. Radio, 1973, p.86, adopted as a prototype.

На фиг.2 представлена схема устройства-прототипа, где обозначено: 1 - антенна; 2 - циркулятор; 3 - направленный ответвитель; 4 - смеситель; 5 - генератор непрерывных гармонических колебаний; 6 - усилитель доплеровских частот.Figure 2 presents a diagram of a prototype device, where it is indicated: 1 - antenna; 2 - circulator; 3 - directional coupler; 4 - mixer; 5 - generator of continuous harmonic oscillations; 6 - Doppler frequency amplifier.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные антенну 1, циркулятор 2, смеситель 4 и усилитель доплеровских частот 6, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные генератор непрерывных гармонических колебаний 5 и направленный ответвитель 3, первый выход которого соединен со вторым входом циркулятора 2, кроме того, второй выход направленного ответвителя подсоединен ко второму входу смесителя 4.The prototype device contains a series-connected antenna 1, circulator 2, a mixer 4 and a Doppler frequency amplifier 6, the output of which is the output of the device, as well as a series-connected generator of continuous harmonic oscillations 5 and a directional coupler 3, the first output of which is connected to the second input of the circulator 2, in addition, the second output of the directional coupler is connected to the second input of the mixer 4.

Устройство-прототип работает следующим образом. Сигнал, вырабатываемый генератором непрерывных гармонических колебаний 5, через направленный ответвитель 3 и циркулятор 2 поступает в антенну 1 и излучается в сторону подстилающей поверхности. Часть мощности данного сигнала в направленном ответвителе 3 отбирается и направляется на второй вход смесителя 4 в качестве гетеродинного напряжения. Сигнал, отраженный от подстилающей поверхности, смещенный на частоту Доплера относительно частоты излучаемого сигнала, принимается антенной 1 и через циркулятор 2 поступает на первый вход смесителя 4. На выходе смесителя 4 выделяется сигнал с частотой Доплера, который усиливается усилителем доплеровских частот 6, выход которого является выходом устройства. Путевая скорость определяется путем измерения частоты выходного сигнала частотомером, отградуированным в единицах скорости.The prototype device operates as follows. The signal generated by the continuous harmonic oscillation generator 5, through the directional coupler 3 and the circulator 2, enters the antenna 1 and is radiated towards the underlying surface. Part of the power of this signal in the directional coupler 3 is selected and sent to the second input of the mixer 4 as a local oscillator voltage. The signal reflected from the underlying surface, offset by the Doppler frequency relative to the frequency of the emitted signal, is received by the antenna 1 and fed through the circulator 2 to the first input of the mixer 4. At the output of the mixer 4, a signal with a Doppler frequency is extracted, which is amplified by the Doppler frequency amplifier 6, the output of which is device output. The ground speed is determined by measuring the frequency of the output signal with a frequency meter calibrated in units of speed.

Недостатком устройства-прототипа являются значительные ошибки измерения путевой скорости, обусловленные тем, что при облучении подстилающей поверхности непрерывным гармоническим сигналом, излучаемым антенной, луч которой ориентирован под углом

Figure 00000002
к направлению движения (вектор скорости) и имеет ширину θ, отраженный сигнал содержит не одну гармоническую составляющую, смещенную на частоту Доплера относительно частоты излучаемого сигнала, а имеет сплошной спектр шириной (см. фиг.1)The disadvantage of the prototype device is significant measurement of ground speed, due to the fact that when the underlying surface is irradiated with a continuous harmonic signal emitted by an antenna whose beam is oriented at an angle
Figure 00000002
to the direction of motion (velocity vector) and has a width θ, the reflected signal contains more than one harmonic component shifted by the Doppler frequency relative to the frequency of the emitted signal, but has a continuous spectrum with a width (see figure 1)

Figure 00000003
Figure 00000003

где ν - движения объекта;where ν - object movement;

с - скорость света;c is the speed of light;

f0 - частота излучаемого сигнала;f 0 is the frequency of the emitted signal;

θ - ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны, которую полагаем малой;θ is the width of the main lobe of the antenna pattern, which we assume is small;

Figure 00000004
- отклонение максимума главного лепестка диаграммы направленности антенны от горизонтального направления.
Figure 00000004
- the deviation of the maximum of the main lobe of the antenna pattern from the horizontal direction.

Из выражения (1) следует, что уменьшить ошибку измерения доплеровской частоты и путевой скорости можно путем уменьшения ширины главного лепестка диаграммы направленности антенны (ДНА), однако этот способ требует значительного увеличения размеров антенны, что затрудняет практическую эксплуатацию такого устройства.From the expression (1) it follows that the error in measuring the Doppler frequency and ground speed can be reduced by reducing the width of the main lobe of the antenna pattern (BOTTOM), however, this method requires a significant increase in the size of the antenna, which complicates the practical operation of such a device.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение точности измерения путевой скорости доплеровским измерителем.The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring ground speed with a Doppler meter.

Для устранения указанных недостатков в доплеровский измеритель путевой скорости, содержащий последовательно соединенные первую антенну, первый циркулятор, первый смеситель и первый усилитель доплеровских частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывных гармонических колебаний и первый направленный ответвитель, первый выход которого соединен со вторым входом первого циркулятора, второй выход первого направленного ответвителя соединен со вторым входом первого смесителя, согласно изобретению введены последовательно соединенные вторая антенна, второй циркулятор, второй смеситель, второй усилитель доплеровских частот, четвертый смеситель, второй полосовой фильтр и второй амплитудный детектор, а также последовательно соединенные третий смеситель, первый полосовой фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, причем выход вычитающего устройства через последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцирующее звено и формирователь импульсов подключен к управляющему входу управляемого ключа, кроме того, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, блок управления, представляющий собой генератор пилообразного напряжения, и генератор, управляемый напряжением, частота которого линейно изменяется в пределах возможного изменения доплеровских частот по пилообразному закону, выход генератора, управляемого напряжением, соединен со вторыми входами третьего и четвертого смесителей, а также второй направленный ответвитель, вход которого соединен с выходом генератора непрерывных гармонических колебаний, первый выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом второго циркулятора, а второй выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом второго смесителя, при этом выход первого усилителя доплеровских частот соединен с первым входом третьего смесителя, выход указанного блока управления соединен с сигнальным входом управляемого ключа, выход которого является выходом устройства, причем амплитуда импульса напряжения на выходе управляемого ключа пропорциональна доплеровской частоте, которая пропорциональна путевой скорости объекта, кроме того, оси первой и второй приемных антенн в вертикальной плоскости разведены на угол, равный ширине главного лепестка их диаграммы направленности по уровню половинной мощности.To eliminate these drawbacks, a Doppler ground speed meter containing a first antenna, a first circulator, a first mixer and a first Doppler frequency amplifier, as well as a series harmonic oscillator and a first directional coupler, the first output of which is connected to the second input of the first circulator, is connected in series, the second output of the first directional coupler is connected to the second input of the first mixer, according to the invention a follower is introduced о the connected second antenna, the second circulator, the second mixer, the second Doppler frequency amplifier, the fourth mixer, the second bandpass filter and the second amplitude detector, as well as the third mixer, the first bandpass filter and the first amplitude detector, the output of which is connected to the first input of the subtractor , the second input of which is connected to the output of the second amplitude detector, and the output of the subtracting device through series-connected amplifier-limiter, differentiating the e link and the pulse shaper is connected to the control input of the controlled key, in addition, a series-connected clock pulse generator, a control unit, which is a sawtooth voltage generator, and a voltage controlled generator, the frequency of which varies linearly within the range of possible changes in Doppler frequencies according to the sawtooth law, the output of the voltage-controlled generator is connected to the second inputs of the third and fourth mixers, as well as a second directional coupler, the input of which It is connected to the output of a continuous harmonic oscillator, the first output of the second directional coupler is connected to the second input of the second circulator, and the second output of the second directional coupler is connected to the second input of the second mixer, while the output of the first Doppler frequency amplifier is connected to the first input of the third mixer, the output of the specified the control unit is connected to the signal input of the controlled key, the output of which is the output of the device, and the amplitude of the voltage pulse at the output of the control trolled key proportional to Doppler frequency, which is proportional to the ground speed of the object, in addition, the axis of the first and second reception antennas in a vertical plane are separated by an angle equal to the width of the main lobe of the directivity pattern at half power.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.4, где обозначено: 1, 7 - первая и вторая антенны; 2, 9 - первый и второй циркуляторы; 3, 8 - первый и второй направленные ответвители; 4, 10, 12, 14 - первый-четвертый смесители; 5 - генератор непрерывных гармонических колебаний; 6, 11 - первый и второй усилители; 13 - генератор, управляемый напряжением; 15, 17 - первый и второй полосовые фильтры; 16 - блок управления; 18, 20 - первый и второй амплитудные детекторы (АД); 19 - генератор тактовых импульсов; 21 - управляемый ключ; 22 - вычитающее устройство; 23 - усилитель-ограничитель; 24 - дифференцирующее звено; 25 - формирователь импульсов.A functional diagram of the proposed device is shown in figure 4, where indicated: 1, 7 - the first and second antennas; 2, 9 - the first and second circulators; 3, 8 - the first and second directional couplers; 4, 10, 12, 14 - the first and fourth mixers; 5 - generator of continuous harmonic oscillations; 6, 11 - the first and second amplifiers; 13 - voltage controlled oscillator; 15, 17 - the first and second band-pass filters; 16 - control unit; 18, 20 - the first and second amplitude detectors (HELL); 19 - a clock generator; 21 - managed key; 22 - subtractive device; 23 - amplifier limiter; 24 - differentiating link; 25 - pulse shaper.

Предлагаемое устройство содержит два идентичных канала, первый из которых состоит из последовательно соединенных первой антенны 1, первого циркулятора 2, первого смесителя 4, первого усилителя доплеровских частот 6, третьего смесителя 12, первого полосового фильтра 15 и первого амплитудного детектора 18, а второй канал состоит из последовательно соединенных второй антенны 7, второго циркулятора 9, второго смесителя 10, второго усилителя доплеровских частот 11, четвертого смесителя 14, второго полосового фильтра 17 и второго амплитудного детектора 20. Кроме того, устройство содержит генератор непрерывных гармонических колебаний 5, выход которого соединен с входом первого циркулятора 2 через первый направленный ответвитель 3 и с входом второго циркулятора 9 через второй направленный ответвитель 8, вторые выходы направленных ответвителей 3 и 8 соединены со вторыми входами первого 4 и второго 10 смесителей соответственно. Выход генератора тактовых импульсов 19 подключен к входу блока управления 16, выход которого соединен с входом генератора, управляемого напряжением 13 и сигнальным входом управляемого ключа 21, выход которого является выходом устройства. Выход генератора, управляемого напряжением 13, соединен со вторыми входами третьего 12 и четвертого 14 смесителей. Выходы первого 18 и второго 20 амплитудных детекторов подключены к соответствующим входам вычитающего устройства 22, выход которого подключен к входу усилителя-ограничителя 23, выход которого через последовательно соединенные дифференцирующее звено 24 и формирователь импульсов 25 соединен с управляющим входом управляемого ключа 21.The proposed device contains two identical channels, the first of which consists of a series-connected first antenna 1, the first circulator 2, the first mixer 4, the first Doppler frequency amplifier 6, the third mixer 12, the first band-pass filter 15 and the first amplitude detector 18, and the second channel consists from a second antenna 7, a second circulator 9, a second mixer 10, a second Doppler amplifier 11, a fourth mixer 14, a second band-pass filter 17 and a second amplitude detector, connected in series a 20. In addition, the device contains a generator of continuous harmonic oscillations 5, the output of which is connected to the input of the first circulator 2 through the first directional coupler 3 and to the input of the second circulator 9 through the second directional coupler 8, the second outputs of the directional couplers 3 and 8 are connected to the second inputs the first 4 and second 10 mixers, respectively. The output of the clock generator 19 is connected to the input of the control unit 16, the output of which is connected to the input of the generator controlled by voltage 13 and the signal input of the controlled key 21, the output of which is the output of the device. The output of the generator controlled by voltage 13 is connected to the second inputs of the third 12 and fourth 14 mixers. The outputs of the first 18 and second 20 amplitude detectors are connected to the corresponding inputs of the subtracting device 22, the output of which is connected to the input of the amplifier-limiter 23, the output of which is connected through a differentiating link 24 and a pulse shaper 25 connected to the control input of the controlled key 21.

Устройство работает следующим образом. Гармонический сигнал, вырабатываемый генератором 5, через первый 3 и второй 8 направленные ответвители поступает в первый 2 и второй 9 циркуляторы и излучается в сторону подстилающей поверхности первой 1 и второй 7 антенн соответственно. Одновременно часть сигнала, вырабатываемого генератором 5, в направленных ответвителях отбирается, и со второго выхода первого направленного ответвителя 3 подается на второй вход первого смесителя 4, а со второго выхода второго направленного ответвителя 8 подается на второй вход второго смесителя 10, выполняя в первом 4 и втором 10 смесителях роль гетеродинного напряжения. Сигналы, отраженные от подстилающей поверхности, имеющие в результате движения объекта доплеровский сдвиг частоты, принимаются антеннами 1 и 7 и, пройдя через циркуляторы 2 и 9, поступают на первые входы первого 4 и второго 10 смесителей соответственно. На выходах смесителей выделяется напряжение разностной частоты, которая соответствует доплеровской частоте сигнала, принимаемого первой 1 и второй 7 антеннами соответственно. Поскольку оси антенн 1 и 7 в вертикальной плоскости разведены на угол, равный ширине главного лепестка ДНА по уровню половинной мощности, то доплеровские спектры сигналов, выделяемых на выходах первого 4 и второго 10 смесителей не совпадают, но пересекаются (см. фиг.3), причем их средние частоты, соответствующие направлениям максимумов диаграмм направленности первой 1 и второй 7 антенн, равны (см. фиг.1) соответственно:The device operates as follows. The harmonic signal generated by the generator 5, through the first 3 and second 8 directional couplers enters the first 2 and second 9 circulators and is emitted to the underlying surface of the first 1 and second 7 antennas, respectively. At the same time, part of the signal generated by the generator 5 in the directional couplers is selected, and from the second output of the first directional coupler 3 is fed to the second input of the first mixer 4, and from the second output of the second directional coupler 8 is fed to the second input of the second mixer 10, performing in the first 4 and second 10 mixers the role of local oscillation voltage. Signals reflected from the underlying surface, having a Doppler frequency shift as a result of the object’s movement, are received by antennas 1 and 7 and, passing through circulators 2 and 9, are fed to the first inputs of the first 4 and second 10 mixers, respectively. At the outputs of the mixers, the voltage of the differential frequency is allocated, which corresponds to the Doppler frequency of the signal received by the first 1 and second 7 antennas, respectively. Since the axes of the antennas 1 and 7 in the vertical plane are separated by an angle equal to the width of the main lobe of the bottom beam in terms of half power, the Doppler spectra of the signals emitted at the outputs of the first 4 and second 10 mixers do not coincide, but intersect (see figure 3), moreover, their average frequencies corresponding to the directions of the maxima of the radiation patterns of the first 1 and second 7 antennas are equal (see figure 1), respectively:

Figure 00000005
Figure 00000005

где f∂1, f∂2 - средние частоты доплеровских спектров на выходе первого и второго смесителей;where f ∂1 , f ∂2 are the average frequencies of the Doppler spectra at the output of the first and second mixers;

Figure 00000006
_ угловое отклонение максимума главного луча первой и второй антенны от горизонтального направления.
Figure 00000006
_ the angular deviation of the maximum of the main beam of the first and second antennas from the horizontal direction.

Сигналы с выхода первого 4 и второго 10 смесителей усиливаются в первом 6 и втором 11 усилителях доплеровских частот и поступают на первые входы третьего 12 и четвертого 14 смесителей соответственно. На вторые входы третьего 12 и четвертого 14 смесителей поступает сигнал генератора, управляемого напряжением 13, частота которого линейно изменяется в пределах возможного изменения доплеровских частот по пилообразному закону. Сигналы с выходов третьего 12 и четвертого 14 смесителей, пройдя соответственно первый 15 и второй 17 полосовые фильтры, поступают на входы соответственно первого 18 и второго 20 амплитудных детекторов, на выходах которых, таким образом, формируется сигнал, пропорциональный уровню частотных составляющих доплеровского спектра, развернутый во времени. По существу, генератор, управляемый напряжением 13, а также третий смеситель 12, первый полосовой фильтр 15 и первый амплитудный детектор 18 - с одной стороны и четвертый смеситель 14, второй полосовой фильтр 17 и второй амплитудный детектор 20 - с другой стороны, представляют собой два параллельных анализатора спектра доплеровского сигнала (см. фиг.5а, б).The signals from the output of the first 4 and second 10 mixers are amplified in the first 6 and second 11 Doppler frequency amplifiers and fed to the first inputs of the third 12 and fourth 14 mixers, respectively. The second inputs of the third 12 and fourth 14 mixers receive a signal from a generator controlled by voltage 13, the frequency of which varies linearly within the possible variation of Doppler frequencies according to a sawtooth law. The signals from the outputs of the third 12 and fourth 14 mixers, passing the first 15 and second 17 band pass filters, respectively, are fed to the inputs of the first 18 and second 20 amplitude detectors, respectively, whose outputs thus generate a signal proportional to the level of the frequency components of the Doppler spectrum, deployed in time. Essentially, a voltage controlled oscillator 13, as well as a third mixer 12, a first bandpass filter 15 and a first amplitude detector 18 on the one hand and a fourth mixer 14, a second bandpass filter 17 and a second amplitude detector 20 on the other hand, are two parallel to the spectrum analyzer of the Doppler signal (see figa, b).

Сигналы с выходов первого 18 и второго 20 амплитудных детекторов поступают на входы вычитающего устройства 22, на выходе которого в каждом периоде изменения частоты генератора, управляемого напряжением 13, формируется двухполярный импульс, отрицательный перепад напряжения в котором соответствует времени пересечения разверток доплеровских спектров на выходах первого 18 и второго 20 амплитудных детекторов (см. фиг.5в). После усиления в усилителе-ограничителе 23 длительность отрицательного перепада сформированного импульса значительно сокращается (см. фиг.5г). Дифференцирующее звено 24 формирует из каждого поступающего с выхода усилителя-ограничителя импульса три коротких импульса, соответствующих положению фронтов входного импульса. Импульсом отрицательной полярности с выхода дифференцирующего звена 24, совпадающим по времени с моментом равенства доплеровских частот в первом и втором каналах устройства, запускается формирователь импульсов 25, формирующий импульс такой полярности и длительности, которые необходимы для открывания ключа 21 и записи напряжения на выходе всего устройства (см. фиг.5д). Импульс с выхода формирователя импульсов 25 поступает на управляющий вход управляемого ключа 21. Ключ открывается и на выход устройства проходит напряжение с выхода блока управления 16, который представляет собой генератор пилообразного напряжения, запускаемый генератором тактовых частот 19.The signals from the outputs of the first 18 and second 20 amplitude detectors are fed to the inputs of a subtractor 22, at the output of which a bipolar pulse is generated at each output of the oscillator frequency controlled by voltage 13, the negative voltage drop in which corresponds to the intersection time of the Doppler spectra at the outputs of the first 18 and a second 20 amplitude detectors (see FIG. 5c). After amplification in the amplifier-limiter 23, the duration of the negative edge of the generated pulse is significantly reduced (see Fig.5g). The differentiating link 24 forms three short pulses from each pulse coming from the output of the amplifier-limiter pulse, corresponding to the position of the edges of the input pulse. A pulse of negative polarity from the output of the differentiating link 24, coinciding in time with the moment of equality of the Doppler frequencies in the first and second channels of the device, starts the pulse shaper 25, which generates a pulse of such polarity and duration that are necessary to open the key 21 and record the voltage at the output of the entire device ( see fig.5d). The pulse from the output of the pulse shaper 25 is supplied to the control input of the controlled key 21. The key is opened and the voltage from the output of the control unit 16, which is a sawtooth generator, started by the clock generator 19, passes to the device output.

Таким образом, на выходе устройства в каждом такте появляется импульс напряжения, амплитуда которого пропорциональна доплеровской частоте, прошедшей оба канала устройства (см. фиг.5). Поскольку доплеровская частота, в свою очередь, также пропорциональна путевой скорости объекта, измеритель выходного напряжения может быть отградуирован в единицах скорости.Thus, at the output of the device, a voltage pulse appears in each cycle, the amplitude of which is proportional to the Doppler frequency that has passed through both channels of the device (see Fig. 5). Since the Doppler frequency, in turn, is also proportional to the ground speed of the object, the output voltage meter can be calibrated in units of speed.

Следовательно, более высокая точность измерения скорости предлагаемым устройством получается за счет того, что угловой сектор, в пределах которого напряжение на выходе вычитающего устройства изменяет знак, при разносе максимумов главных лепестков диаграмм направленности первой и второй антенн на указанный угол, составляет 5-10% от ширины диаграммы направленности каждой из антенн по уровню половинной мощности (см. М.И.Финкельштейн. Основы радиолокации. М., Сов. Радио, 1973, с.389-392). Соответственно ширина доплеровского спектра сигнала, общего для обоих каналов устройства, также уменьшается до 5-10% от ширины спектра доплеровского сигнала в каждом из каналов.Therefore, the higher accuracy of measuring the speed of the proposed device is due to the fact that the angular sector, within which the voltage at the output of the subtractor changes sign, when the maxima of the main lobes of the radiation patterns of the first and second antennas are separated by the specified angle, is 5-10% of the width of the radiation pattern of each of the antennas at the level of half power (see M.I. Finkelstein. Basics of radar. M., Sov. Radio, 1973, p. 389-392). Accordingly, the width of the Doppler spectrum of the signal common to both channels of the device also decreases to 5-10% of the spectrum width of the Doppler signal in each channel.

Claims (1)

Доплеровский измеритель путевой скорости, содержащий последовательно соединенные первую антенну, первый циркулятор, первый смеситель и первый усилитель доплеровских частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывных гармонических колебаний и первый направленный ответвитель, первый выход которого соединен со вторым входом первого циркулятора, второй выход первого направленного ответвителя соединен со вторым входом первого смесителя, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные вторая антенна, второй циркулятор, второй смеситель, второй усилитель доплеровских частот, четвертый смеситель, второй полосовой фильтр и второй амплитудный детектор, а также последовательно соединенные третий смеситель, первый полосовой фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, причем выход вычитающего устройства через последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцирующее звено и формирователь импульсов подключен к управляющему входу управляемого ключа, кроме того, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, блок управления, представляющий собой генератор пилообразного напряжения, и генератор, управляемый напряжением, частота которого линейно изменяется в пределах возможного изменения доплеровских частот по пилообразному закону, выход генератора, управляемого напряжением, соединен со вторыми входами третьего и четвертого смесителей, а также второй направленный ответвитель, вход которого соединен с выходом генератора непрерывных гармонических колебаний, первый выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом второго циркулятора, а второй выход второго направленного ответвителя соединен со вторым входом второго смесителя, при этом выход первого усилителя доплеровских частот соединен с первым входом третьего смесителя, выход блока управления соединен с сигнальным входом управляемого ключа, выход которого является выходом устройства, причем амплитуда импульса напряжения на выходе управляемого ключа пропорциональна доплеровской частоте, которая пропорциональна путевой скорости объекта, кроме того, оси первой и второй приемных антенн в вертикальной плоскости разведены на угол, равный ширине главного лепестка их диаграммы направленности по уровню половинной мощности.A Doppler ground speed meter comprising a first antenna, a first circulator, a first mixer and a first Doppler amplifier, as well as a continuous harmonic oscillator and a first directional coupler, the first output of which is connected to the second input of the first circulator, and the second output of the first directional coupler connected to the second input of the first mixer, characterized in that the second antenna is connected in series, the second qi a controller, a second mixer, a second Doppler amplifier, a fourth mixer, a second bandpass filter and a second amplitude detector, as well as a third mixer, a first bandpass filter and a first amplitude detector, the output of which is connected to the first input of the subtractor, the second input of which is connected to the output of the second amplitude detector, and the output of the subtractor through a series-connected amplifier-limiter, a differentiating link and a pulse shaper It is also accessible to the control input of the controlled key, in addition, a clock pulse generator, a control unit representing a sawtooth voltage generator, and a voltage controlled generator whose frequency varies linearly within the range of possible changes in Doppler frequencies according to a sawtooth law, the voltage controlled generator output connected to the second inputs of the third and fourth mixers, as well as a second directional coupler, the input of which is connected to the output of the generator of irregular harmonic oscillations, the first output of the second directional coupler is connected to the second input of the second circulator, and the second output of the second directional coupler is connected to the second input of the second mixer, while the output of the first Doppler frequency amplifier is connected to the first input of the third mixer, the output of the control unit is connected to the signal input controlled key, the output of which is the output of the device, and the amplitude of the voltage pulse at the output of the controlled key is proportional to the Doppler frequency those which is proportional to the ground speed of the object, in addition, the axis of the first and second reception antennas in a vertical plane are separated by an angle equal to the width of the main lobe of the directivity pattern at half power.
RU2007119997/09A 2007-05-29 2007-05-29 Doppler meter of absolute speed RU2334995C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119997/09A RU2334995C1 (en) 2007-05-29 2007-05-29 Doppler meter of absolute speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119997/09A RU2334995C1 (en) 2007-05-29 2007-05-29 Doppler meter of absolute speed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2334995C1 true RU2334995C1 (en) 2008-09-27

Family

ID=39929086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007119997/09A RU2334995C1 (en) 2007-05-29 2007-05-29 Doppler meter of absolute speed

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334995C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498344C2 (en) * 2012-01-11 2013-11-10 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Correlation device for measuring height and ground velocity vector components
RU2500001C1 (en) * 2012-03-20 2013-11-27 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulsed doppler radio altimeter system
RU2515524C2 (en) * 2012-05-28 2014-05-10 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulse-doppler radar altimetric system
RU2522907C2 (en) * 2012-03-20 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulse-doppler radio altimeter
RU2663215C1 (en) * 2017-02-27 2018-08-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Radio wave method of measuring ground speed
RU2669016C2 (en) * 2017-02-17 2018-10-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Doppler ground velocity meter
RU2683578C1 (en) * 2018-06-01 2019-03-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for measuring ground speed

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФИНКЕЛЬШТЕЙН М.И. Основы радиолокации. - М.: Сов. Радио, 1973, с.86. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498344C2 (en) * 2012-01-11 2013-11-10 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Correlation device for measuring height and ground velocity vector components
RU2500001C1 (en) * 2012-03-20 2013-11-27 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulsed doppler radio altimeter system
RU2522907C2 (en) * 2012-03-20 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulse-doppler radio altimeter
RU2515524C2 (en) * 2012-05-28 2014-05-10 Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Pulse-doppler radar altimetric system
RU2669016C2 (en) * 2017-02-17 2018-10-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Doppler ground velocity meter
RU2663215C1 (en) * 2017-02-27 2018-08-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Radio wave method of measuring ground speed
RU2683578C1 (en) * 2018-06-01 2019-03-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for measuring ground speed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2334995C1 (en) Doppler meter of absolute speed
KR101239166B1 (en) Frequency modulated continuous wave proximity sensor
CN104237877A (en) Onboard automatic speed measuring and height measuring radar system and speed measuring and height measuring method
US3334344A (en) Doppler radar altimeter
US3611377A (en) Doppler radar with target velocity direction and range indicator utilizing variable delay line
RU2625567C1 (en) Device for imitation of a false radar objective at sensing with signals with linear frequency modulation
RU2611440C1 (en) Doppler ground velocity system
GB655396A (en) Improvements in or relating to radio distance-measuring apparatus utilizing the doppler effect
RU2679597C1 (en) Pulse-doppler airborne radar station operating method during detecting of air target - carrier of radio intelligence and active interference stations
GB869808A (en) Improvements in or relating to radar systems
US2991467A (en) Pulse radar system for automatically tracking a selected moving target
US2776425A (en) Coherent radar system
RU2486540C1 (en) Simulator of false radar target during linear frequency-modulated signal probing
RU2669016C2 (en) Doppler ground velocity meter
US3054104A (en) Frequency modulated radar systems
RU2620774C1 (en) Method for measuring mass liquid medium flow rate
Kaminski et al. K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications
Jahagirdar A high dynamic range miniature DDS-based FMCW radar
GB1155676A (en) Doppler Radar
RU2683578C1 (en) Method for measuring ground speed
RU2662803C1 (en) Aircraft ground speed and the crab angle measuring method
GB803519A (en) Improvements in or relating to navigation system
RU2663215C1 (en) Radio wave method of measuring ground speed
US3193827A (en) Doppler radar apparatus
US10197509B2 (en) Apparatus for processing signal by means of electromagnetic waves and method for controlling the apparatus