RU2669189C1 - Method of active nonlinear phase radio range finding - Google Patents
Method of active nonlinear phase radio range finding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669189C1 RU2669189C1 RU2017131668A RU2017131668A RU2669189C1 RU 2669189 C1 RU2669189 C1 RU 2669189C1 RU 2017131668 A RU2017131668 A RU 2017131668A RU 2017131668 A RU2017131668 A RU 2017131668A RU 2669189 C1 RU2669189 C1 RU 2669189C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- frequency
- range
- source
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/536—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам нелинейной радиодальнометрии источников радиоизлучения (ИРИ). Может использоваться для обнаружения и измерения расстояния до излучающих объектов с нелинейными электрическими свойствами, в частности радиопередатчиков.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods of non-linear radio-distance measurement of radio emission sources (IRI). It can be used to detect and measure the distance to radiating objects with non-linear electrical properties, in particular radio transmitters.
Известен способ (аналог) измерения дальности до объекта с нелинейными электрическими свойствами [Панычев С.Н., Поддужный В.И., Хакимов Н.Т. Активный фазовый однопозиционный радиодальномер для измерения расстояния до объектов с нелинейными рассеивателями. Радиотехника, 2002. №12. С.65-67], заключающийся в определении дальности до объекта по измеренной разности фаз принимаемого фронта сферической волны в центре и на краях раскрыва измерительной апертурной антенны.A known method (analogue) of measuring the distance to an object with non-linear electrical properties [Panychev S.N., Podduzhny V.I., Khakimov N.T. Active phase one-position radio range finder for measuring distance to objects with non-linear scatterers. Radio Engineering, 2002. No. 12. S.65-67], which consists in determining the distance to the object from the measured phase difference of the received front of the spherical wave in the center and at the aperture of the measuring aperture antenna.
Недостаток способа заключается в низкой точности измерения дальности до объекта с нелинейными электрическими свойствами при его нахождении на дальностях, превышающих размер ближней зоны (зоны дифракции Френеля) измерительной антенны.The disadvantage of this method is the low accuracy of measuring the distance to an object with non-linear electrical properties when it is located at ranges exceeding the size of the near zone (Fresnel diffraction zone) of the measuring antenna.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ линейной фазовой радиодальнометрии (прототип) [Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. М.: Энергия, 1979. Т. 2. С.106], основанный на излучении непрерывных немодулированных высокочастотных колебаний, приеме отраженного от объекта сигнала с последующим определением по разности фаз излучаемых и принятых колебаний дальности до объекта.Closest to the technical nature of the claimed method is a method of linear phase radio range finding (prototype) [Krivitsky B.Kh. Handbook of electronic systems. M .: Energia, 1979. T. 2. P.106], based on the emission of continuous unmodulated high-frequency oscillations, the reception of a signal reflected from the object, with subsequent determination of the phase difference of the emitted and received oscillations of the range to the object.
Недостатком способа является большая погрешность измерения дальности до объекта вследствие малого диапазона однозначного измерения дальности, определяемого половиной длины волны излучаемого колебания.The disadvantage of this method is the large error of measuring the distance to the object due to the small range of unambiguous measurement of range, determined by half the wavelength of the emitted oscillation.
Технический результат данного изобретения состоит в уменьшении погрешности измерения дальности до ИРИ с нелинейными электрическими свойствами за счет расширения диапазона однозначного измерения дальности.The technical result of this invention is to reduce the error of measuring ranges to IRI with non-linear electrical properties by expanding the range of unambiguous range measurements.
Технический результат достигается тем, что в известном способе, заключающемся в излучении непрерывных немодулированных высокочастотных колебаний, приеме отраженного от объекта сигнала, с последующим определением по разности фаз опорного излучаемого и принятого колебаний дальности до объекта, согласно изобретению излучают высокочастотное колебание на частоте, близкой к частоте сигнала источника радиоизлучения, но не равной ей, а принимают отраженный от источника радиоизлучения сигнал на частоте, равной разности частот между излучаемым высокочастотным колебанием и сигналом источника радиоизлучения, при этом частоту опорного колебания устанавливают равной разности частот излучаемого сигнала и сигнала источника радиоизлучения.The technical result is achieved by the fact that in the known method, which consists in emitting continuous unmodulated high-frequency oscillations, receiving a signal reflected from the object, and then determining from the phase difference the reference emitted and received oscillations of the range to the object, according to the invention emit a high-frequency oscillation at a frequency close to the frequency signal of the source of radio emission, but not equal to it, but receive a signal reflected from the source of radio emission at a frequency equal to the frequency difference between the radiation th high frequency oscillation, and the source radio signal, wherein the frequency of the reference oscillation frequencies is set equal to the difference of the emitted signal and the radio signal source.
Сущность способа состоит в следующем. Источник радиоизлучения с нелинейными электрическими свойствами, дальность до которого необходимо измерить, облучают внешним электромагнитным полем с частотой f0, незначительно отличающейся от частоты колебаний fи ИРИ. Вследствие наличия у ИРИ нелинейных электрических свойств в спектре отраженного от него сигнала появляются интермодуляционные колебания с частотами fк=nf0±mfи, где n и m - натуральные числа. Измеряя разность фаз между принятым колебанием, например, первой комбинационной составляющей с частотой fк1=f0-fи и опорным колебанием той же частоты fк1, формируемым в радиодальномере путем умножения принятого сигнала ИРИ и излучаемого радиодальномером сигнала с последующим выделением их разностной частоты, определяют дальность до ИРИ аналогично тому, как это делается в прототипе. Учитывая, что длина волны принятого колебания первой комбинационной составляющей превышает длину волны облучающего колебания, как правило, на несколько порядков (fк1<<f0), то диапазон однозначного измерения дальности до ИРИ существенно увеличивается по сравнению с обычным фазовым методом линейной дальнометрии при одинаковой частоте облучения, что приводит к уменьшению погрешности измерения дальности. Причем, управляя значением f0, можно изменять ширину диапазона однозначного измерения дальности. А проводя несколько замеров с различными f0 можно обеспечить определение дальности до ИРИ в пределах максимально возможной дальности обнаружения с учетом ограниченной ширины диапазона однозначного измерения дальности аналогично тому, как это делается в импульсно-доплеровских РЛС с высокой и средней частотой повторения импульсов [Дудник П.И. Многофункциональные радиолокационные системы. М.: Дрофа, 2007. С.108-109].The essence of the method is as follows. Source radio with nonlinear electrical properties, the range to be measured which is irradiated with an external electromagnetic field with a frequency f 0, slightly different from the frequency f of oscillations and IRI. Due to the non-linear electrical properties of the IRI, intermodulation oscillations with frequencies f k = nf 0 ± mf and , where n and m are natural numbers, appear in the spectrum of the signal reflected from it. Measuring the phase difference between the received oscillation, for example, the first combinational component with a frequency f k1 = f 0 -f and the reference oscillation of the same frequency f k1 formed in the radio range finder by multiplying the received IRI signal and the signal emitted by the radio range finder, followed by extracting their difference frequency, determine the distance to the IRI in the same way as in the prototype. Given that the wavelength of the received oscillation of the first combinational component exceeds the wavelength of the irradiating oscillation, as a rule, by several orders of magnitude (f k1 << f 0 ), the range of unambiguous measurement of the distance to the IRI significantly increases compared to the conventional phase method of linear ranging with the same irradiation frequency, which leads to a decrease in the error in measuring the range. Moreover, by controlling the value of f 0 , you can change the width of the range of a unique range measurement. And by conducting several measurements with different f 0 it is possible to determine the range to the IRI within the maximum possible detection range, taking into account the limited width of the range of unambiguous range measurement, similar to how it is done in pulse-Doppler radars with a high and average pulse repetition rate [P. Dudnik AND. Multifunctional radar systems. M .: Drofa, 2007. P.108-109].
На фигуре представлена структурная схема устройства для осуществления способа активной нелинейной фазовой радиодальнометрии.The figure shows a structural diagram of a device for implementing the method of active nonlinear phase radio range finding.
Устройство состоит из перестраиваемого приемника прямого усиления 1, фазового детектора 2, индикатора дальности 3, приемника прямого усиления 4, смесителя 5, фильтра низкой частоты 6, перестраиваемого генератора высокой частоты 7, передающего устройства 8 и анализатора спектра 9. Согласно структурной схеме, изображенной на фигуре, устройство, реализующее предложенный способ, содержит последовательно соединенные перестраиваемый приемник прямого усиления 1, фазовый детектор 2 и индикатор дальности 3, а также последовательно соединенные приемник прямого усиления 4, смеситель 5 и фильтр низкой частоты 6. Кроме того, выход фильтра низкой частоты 6 соединен со вторым входом фазового детектора 2, выход перестраиваемого генератора высокой частоты 7 соединен одновременно со входом передающего устройства 8 и вторым входом смесителя 5, а вход анализатора спектра 9 соединен с выходом приемника прямого усиления 4.The device consists of a tunable
Назначения элементов ясны из их названий.The purpose of the elements is clear from their names.
Работа устройства, реализующего способ, не отличается от работы прототипа за исключением следующего. Сигнал ИРИ с частотой fи принимается приемником прямого усиления 4. Определив по анализатору спектра 9 частоту сигнала ИРИ, оператор настраивает перестраиваемый генератор высокой частоты 7 на частоту f0, близкую к fи, а перестраиваемый приемник прямого усиления 1 на частоту первой комбинационной составляющей fк1=f0-fи. Непрерывный немодулированный сигнал на частоте f0 с выхода перестраиваемого генератора высокой частоты 7 излучается с помощью передающего устройства 8 в сторону ИРИ. Кроме того, этот же сигнал одновременно поступает на второй вход смесителя 5, на выходе которого после фильтрации фильтром низкой частоты 6 формируется опорный сигнал с частотой f0-fи. В результате эффекта интермодуляции, обусловленной нелинейными эффектами, возникающими при облучении ИРИ внешним полем, в спектре отраженного от него сигнала появляются интермодуляционные колебания с частотами комбинационных составляющих fк=nf0±mfи. Сигнал первой комбинационной составляющей фиксируется настроенным на данную частоту перестраиваемым приемником прямого усиления 1 и подается на фазовый детектор 2, на второй вход которого поступает сформированный опорный сигнал. Набег фаз принятого от ИРИ приемником прямого усиления 1 сигнала пропорционален сумме времени распространения сигнала от радиодальномера до ИРИ и времени распространения отраженного сигнала на комбинационной частоте от ИРИ до радиодальномера. Поэтому на выходе фазового детектора 2 формируется напряжение, пропорциональное разности фаз Δϕ принятого комбинационного и опорного сигнала, которое подается на индикатор дальности 3. Индикатор дальности 3 осуществляет пересчет значения Δϕ к дальности до ИРИ по формуле , где с - скорость света, с последующим отображением вычисленного значения.The operation of the device that implements the method does not differ from the operation of the prototype with the exception of the following. SDI signal with frequency f and received by a
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131668A RU2669189C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method of active nonlinear phase radio range finding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131668A RU2669189C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method of active nonlinear phase radio range finding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2669189C1 true RU2669189C1 (en) | 2018-10-09 |
Family
ID=63798390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131668A RU2669189C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method of active nonlinear phase radio range finding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2669189C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013787C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-05-30 | Бахвалов Валентин Борисович | Phase method of measurement of range of two aerial targets |
RU2038609C1 (en) * | 1992-03-27 | 1995-06-27 | Валентин Борисович Бахвалов | Two-coordinate phase-comparison radar |
UA40135A (en) * | 2000-06-23 | 2001-07-16 | Харківський Державний Політехнічний Університет | Radar phasic range finder with non-stop radiation |
JP2002139304A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Honda Motor Co Ltd | Distance measuring device and distance measuring method |
EP2315049A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-27 | RF Controls, LLC | Phase ranging RFID location system |
CN106772349A (en) * | 2017-01-04 | 2017-05-31 | 成都国卫通信技术有限公司 | One kind is found range, tests the speed, direction finding, imaging method and system |
-
2017
- 2017-09-08 RU RU2017131668A patent/RU2669189C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013787C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-05-30 | Бахвалов Валентин Борисович | Phase method of measurement of range of two aerial targets |
RU2038609C1 (en) * | 1992-03-27 | 1995-06-27 | Валентин Борисович Бахвалов | Two-coordinate phase-comparison radar |
UA40135A (en) * | 2000-06-23 | 2001-07-16 | Харківський Державний Політехнічний Університет | Radar phasic range finder with non-stop radiation |
JP2002139304A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Honda Motor Co Ltd | Distance measuring device and distance measuring method |
EP2315049A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-27 | RF Controls, LLC | Phase ranging RFID location system |
CN106772349A (en) * | 2017-01-04 | 2017-05-31 | 成都国卫通信技术有限公司 | One kind is found range, tests the speed, direction finding, imaging method and system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРИВИЦКИЙ Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Москва, Электроэнергия, 1979, т.2, с.106. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3077778B1 (en) | Adaptive radar system with multiple waveforms | |
KR101239166B1 (en) | Frequency modulated continuous wave proximity sensor | |
US20160139257A1 (en) | Fmcw radar device and fmcw radar signal processing method | |
Gite et al. | Design and evaluation of c-band FMCW radar system | |
RU2626405C2 (en) | Homodyne radar | |
RU2625567C1 (en) | Device for imitation of a false radar objective at sensing with signals with linear frequency modulation | |
US11808894B2 (en) | LiDAR device using time delayed local oscillator light and operating method thereof | |
RU2669189C1 (en) | Method of active nonlinear phase radio range finding | |
RU2637817C1 (en) | Method of determining distance to earth surface | |
Varavin et al. | Autodyne Gunn-diode transceiver with internal signal detection for short-range linear FM radar sensor | |
RU2456636C1 (en) | Laser radar | |
RU2611601C1 (en) | Doppler method for measuring ground speed | |
RU2621319C1 (en) | Method and device for measuring distance in double-frequency nonlinear radar | |
RU2347235C2 (en) | Method of formation coherent frequency modulated signal for radar stations with periodic fm modulation and device for its realisation | |
KR20150135734A (en) | Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same | |
RU113590U1 (en) | MOVING OBJECT DETECTION DEVICE | |
RU2584496C1 (en) | Radio wave device for alarm signalling with continuous radiation of frequency-modulated oscillations | |
RU58727U1 (en) | RADAR DISTANCE METER | |
KR20150102854A (en) | System and Method for Ku-band Long Range Radar using Frequency-modulated Continuous Wave | |
RU2803413C1 (en) | Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation | |
RU2501035C1 (en) | Method of detecting electronic devices | |
RU2693843C1 (en) | Frequency range finder | |
Rejfek et al. | Correction of received power for Doppler measurements by FMICW radars | |
RU118129U1 (en) | RADAR FOR NEAR RADAR | |
KR20050008335A (en) | Apparatus having a function of radar and radiometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190909 |