RU2785585C1 - Навигационный аэрологический радиозонд с передатчиком на пав-резонаторе - Google Patents
Навигационный аэрологический радиозонд с передатчиком на пав-резонаторе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785585C1 RU2785585C1 RU2022125748A RU2022125748A RU2785585C1 RU 2785585 C1 RU2785585 C1 RU 2785585C1 RU 2022125748 A RU2022125748 A RU 2022125748A RU 2022125748 A RU2022125748 A RU 2022125748A RU 2785585 C1 RU2785585 C1 RU 2785585C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- microprocessor
- arz
- microwave
- Prior art date
Links
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims description 12
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, точнее к радиолокации, и может быть использовано при разработке навигационных аэрологических радиозондов (АРЗ), работающих на основе сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS для определения пространственных координат АРЗ, передачи координатной и телеметрической информации на наземную базовую станцию (БС). Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и надежности передачи координатно-телеметрической информации от АРЗ на базовую станцию, а также возможность работы в нескольких диапазонах несущей частоты передатчика АРЗ. Результат достигается за счет применения передатчика, построенного на основе ПАВ-резонатора, и оптимального построения электронной схемы собственно АРЗ. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, точнее к радиолокации, и может быть использовано при разработке навигационных аэрологических радиозондов - АРЗ, работающих на основе сигналов глобальных ± навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS для определения пространственных координат АРЗ, передачи координатной и телеметрической информации на наземную базовую станцию - БС.
Общей проблемой производства и эксплуатации CP атмосферы является создание высокоточных систем определения координат АРЗ запускаемых в свободную атмосферу с помощью наполненных легким газом шаров-пилотов и надежную передачу телеметрической информации на наземную станцию в оперативном радиусе действия СР.
Известен навигационный АРЗ (патент США № US 2016/0003975 А1). Изобретение относится к способу измерения метеопараметров атмосферы с помощью радиозонда. Радиозондом измеряют температуру и относительную влажность атмосферы, координаты полета радиозонда, измеренные с помощью ГНСС GPS и передаются на наземную базовую станцию.
Недостатки: значительная сложность структурной и электронной схемы, сложный метод измерения температуры и влажности, повышенная стоимость изделия и работа на одной несущей частоте.
Известен навигационный АРЗ (патент РФ №103195, Универсальный малогабаритный радиозонд) Радиозонд, содержит приемопередатчик, микроконтроллер, аналоговые и цифровые датчики, антенну, отличающийся тем, что дополнительно вводится интерфейс, высокостабильный синтезатор частоты, приемник ГЛОНАСС и приемник GPS, причем антенна конструктивно выполнена на печатной плате, общей с приемопередатчиком, и синтезатор частоты установлен в приемопередатчике, при этом приемники ГЛОНАС и GPS, аналоговые и цифровые датчики, интерфейс и приемопередатчик соединены с микроконтроллером. Антенна конструктивно выполнена в виде микрополосковой антенны.
Недостаток: приемопередатчик АРЗ построен по усложненной схеме на основе синтезатора частоты, что приводит к увеличению ГМХ и себестоимости АРЗ.
Известен цифровой радиозонд с использованием спутниковых навигационных систем (патент на полезную модель №125727). Передающее устройство АРЗ выполнено на основе программируемого генератора сигналов на основе кварцевого резонатора, последовательно соединенных блоков синхронного последовательного порта, схемы управления, фазовой автоподстройки частоты, генератора, управляемого напряжением и программируемого усилителя мощности, подключенного через полосовой фильтр к передающей антенне.
Недостатком известного решения является сложная схема передающего устройства, требующая для осуществления специализированных дорогих программируемых микросхем, работа только в диапазоне частот 401-406МГц.
Известен навигационный цифровой аэрологический радиозонд с использованием спутниковых навигационных систем (патент на полезную модель №156514). В структурную схему АРЗ введен блок датчиков положения, позволяющий на основе микромеханического акселерометра измерять характеристики турбулентности атмосферы. Передатчик АРЗ выполнен на основе программируемого генератора сигналов с фазовой автоподстройки частоты, генератора, управляемого напряжением и программируемого усилителя мощности, подключенного через полосовой фильтр к передающей антенне.
Недостатком известного решения является сложная схема передающего устройства, требующая для его осуществления специализированных дорогих программируемых микросхем, обеспечивающих работу только в диапазоне 401-406 МГц - ПРОТОТИП.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности передачи координатно-телеметрической информации от АРЗ на базовую станцию, а также возможность работы в нескольких диапазонах несущей частоты передатчика АРЗ.
Технический результат достигается за счет применения передатчика, построенного на основе ПАВ-резонатора и оптимального построения электронной схемы собственно АРЗ.
Для решения технической задачи предложен навигационный аэрологический радиозонд - АРЗ с передатчиком на ПАВ-резонаторе, характеризующийся тем, что содержит датчики метеорологических параметров атмосферы, антенну приема навигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS, приемник сигналов ГНСС, генератор опорной частоты, микропроцессор, частотный модулятор, СВЧ-автогенератор, полосовой СВЧ фильтр, передающую антенну АРЗ и блок ввода полетного задания со следующими соединениями: сигналы ГЛОНАСС/GPS через приемную антенну соединены с приемником этих сигналов, выход которого двунаправленной шиной соединен с микропроцессором, с тактовым входом которого соединен выход генератора опорной частоты, а с первым информационным входом соединены выходы датчиков метеорологических параметров, с вторым информационным входом соединен выход блока полетного задания, управляющий выход микропроцессора соединен с частотным модулятором несущей частоты, информационный выход микропроцессора соединен с первым входом СВЧ-автогенератора, с управляющим входом которого соединен выход частотного модулятора, выход СВЧ-автогенератора через полосовой фильтр нагружен на передающую антенну АРЗ; блок ввода полетного задания является съемным и не входит в полетный штатный состав АРЗ.
На чертеже приведена структурная электрическая схема навигационного аэрологического радиозонда с передатчиком на ПАВ-резонаторе на которой изображено: 1 - метеорологические параметры атмосферы МПА, 2 - ГНСС ГЛОНАСС/GPS, 3 - датчики метеорологических параметров атмосферы, 4 -антенна приема сигналов ГНСС, 5 - приемник сигналов ГНСС, 6 - генератор опорной частоты, 7 - микропроцессор - МП АРЗ, 8 - частотный модулятор несущей частоты передатчика АРЗ, 9 - блок ввода полетного задания, 10 - СВЧ-автогенератор АРЗ, 11 - полосовой СВЧ фильтр несущей частоты, 12 - передающая антенна АРЗ, Р1 - соединительный разъем.
Схема на чертеже имеет следующие соединения: МПА 1 связаны с датчиками метеорологических параметров атмосферы 3, сигналы ГНСС ГЛОНАСС/GPS 2 радиоканалами РК1 и РК2 через антенну приема сигналов ГНСС 4, затем через приемник сигналов ГНСС 5 двунаправленной шиной соединены с первым информационным входом/выходом микропроцессора 7, с первым информационным входом которого соединены выходы датчиков метеорологических параметров 3, а со вторым информационным входом микропроцессора 7 соединен выход блока ввода полетного задания 9, выход генератора опорной частоты 6 соединен с тактовым входом микропроцессора 7, также первый управляющий выход микропроцессора 7 соединен с входом частотного модулятора несущей частоты передатчика АРЗ 8, который соединен с первым управляющими входом СВЧ-автогенератора передатчика АРЗ 10, выход которого двунаправленной шиной соединен с вторым информационным входом-выходом микропроцессора 7, который однонаправленной шиной через полосовой СВЧ-фильтр 11 соединен с передающей антенной АРЗ 12.
Необходимо пояснить принцип работы схемы навигационного аэрологического радиозонда с передатчиком на ПАВ-резонаторе. Его структурная схема приведена на чертеже на которой изображены: датчики метеорологических параметров атмосферы - МПА 3, антенна приема сигналов ГНСС 4, приемник сигналов ГНСС 5, генератор опорной частоты 6, микропроцессор АРЗ 7, частотный модулятор несущей частоты 8, блок ввода полетного задания 9, СВЧ-автогенератор АРЗ 10, полосовой СВЧ-фильтр 1680МГц 11, передающая антенна АРЗ 12.
На чертеже также изображены метеорологические параметры атмосферы - МПА 1 и глобальные навигационные спутниковые системы - ГНСС 2.
Назначения узлов и блоков навигационного аэрологического радиозонда с передатчиком на ПАВ-резонаторе:
- датчики МПА 3 обеспечивают преобразование измеряемых параметров атмосферы (температуру, влажность, давление, радиацию и т.п.) в электрический сигнал;
- антенна приема сигналов ГНСС 4 обеспечивает преобразование электромагнитного поля (ЭМП), излучаемого спутниками ГНСС в электрический СВЧ сигнал;
- генератор опорной частоты 6 вырабатывает сигнал стабильный по частоте для работы микропроцессора 7;
- приемник сигналов ГНСС 5 осуществляет обработку сигналов СВЧ в цифровой код, содержащий координатную информацию о пространственном положении АРЗ;
- микропроцессор 7 осуществляет управление работой всех узлов АРЗ, выполняет обработку информации датчиков МПА 3, координатной информации приемника сигналов ГНСС 5, преобразует информацию в единый цифровой пакетный формат;
- частотный модулятор несущей частоты 8 обеспечивает частотную модуляцию несущей частоты, вырабатываемой СВЧ-автогенератором 10, цифровым информационным пакетом;
- блок ввода полетного задания 9 обеспечивает запись в микропроцессор 7 приземных метеорологических параметров и режим работы АРЗ во время подготовки к полету;
- СВЧ-автогенератор вырабатывает СВЧ колебания необходимой мощности на несущей частоте АРЗ, обеспечивает передачу телеметрической информации путем модуляции СВЧ излучения цифровым информационным пакетом на базовую станцию приема сигналов радиозонда;
- полосовой СВЧ-фильтр несущей частоты 11 осуществляет фильтрацию внеполосного излучения СВЧ-автогенератора 10 для исключения влияния на прием сигналов ГНСС;
- передающая антенна АРЗ 12 обеспечивает излучение СВЧ сигнала в направлении наземной базовой станции приема сигналов радиозонда.
Данное построение структурной схемы АРЗ и применения передатчика на основе ПАВ-резонатора позволяет:
- повысить помехоустойчивость и скрытность работы радиоканала за счет возможности работы CP в различных диапазонах несущей частоты;
- снизить затраты на эксплуатацию системы радиозондирования атмосферы в масштабах РФ.
Литература
1. Толмачева Н.И. Аэрология (методы зондирования атмосферы) / Н.И. Толмачева, Н.А. Калинин; - Пермь, 2011. - 316 с.
2. Иванов В.Э. Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и использования радиозондовых измерительных средств / В.Э. Иванов, М.Б. Фридзон, С.П. Ессяк // Под общей редакцией В.Э. Иванова. Екатеринбург. УрО РАН. 2004. 596 с. ISBN 5-7691-1513-0.
3. Никитов С.А., Багдасарян А.С., Кондратьев С.Н., Синицына Т.В., Машинин О.В., Груздев А.С.Фильтры на поверхностных акустических волнах с высокой входной мощностью для систем связи, радиолокационной и телекоммуникационной аппаратуры на номинальнгую частоту 2170 МГц // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61. №4. С. 389.
Claims (1)
- Навигационный аэрологический радиозонд - АРЗ с передатчиком на ПАВ-резонаторе, характеризующийся тем, что содержит датчики метеорологических параметров атмосферы, антенну приема навигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS, приемник сигналов ГНСС, генератор опорной частоты, микропроцессор, частотный модулятор, СВЧ-автогенератор, полосовой СВЧ-фильтр, передающую антенну АРЗ и блок ввода полетного задания со следующими соединениями: сигналы ГЛОНАСС/GPS через приемную антенну соединены с приемником этих сигналов, выход которого двунаправленной шиной соединен с микропроцессором, с тактовым входом которого соединен выход генератора опорной частоты, а с первым информационным входом соединены выходы датчиков метеорологических параметров, с вторым информационным входом соединен выход блока полетного задания, управляющий выход микропроцессора соединен с частотным модулятором несущей частоты, информационный выход микропроцессора соединен с первым входом СВЧ-автогенератора, с управляющим входом которого соединен выход частотного модулятора, выход СВЧ-автогенератора через полосовой фильтр нагружен на передающую антенну АРЗ; блок ввода полетного задания является съемным и не входит в полетный штатный состав АРЗ.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785585C1 true RU2785585C1 (ru) | 2022-12-09 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116577832A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-08-11 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 基于无人机载微波辐射观测系统的高分辨率湖冰探测方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU4875U1 (ru) * | 1996-07-10 | 1997-08-16 | Валерий Терентьевич Комаров | Радиопередатчик метеорологического зонда |
| RU63551U1 (ru) * | 2006-12-12 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" | Цифровой аэрологический радиозонд |
| RU103195U1 (ru) * | 2010-12-01 | 2011-03-27 | Виктор Васильевич Чистюхин | Универсальный малогабаритный радиозонд |
| RU104326U1 (ru) * | 2010-07-29 | 2011-05-10 | Вячеслав Элизбарович Иванов | Сверхрегенеративный приемопередатчик аэрологического радиозонда |
| RU125727U1 (ru) * | 2012-07-20 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" | Цифровой радиозонд с использованием сигналов спутниковых навигационных систем |
| RU156514U1 (ru) * | 2015-06-01 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП "ОРТИКС" | Навигационный цифровой аэрологический радиозонд |
| RU2624993C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-07-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Автодинный приёмопередатчик системы радиозондирования атмосферы |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU4875U1 (ru) * | 1996-07-10 | 1997-08-16 | Валерий Терентьевич Комаров | Радиопередатчик метеорологического зонда |
| RU63551U1 (ru) * | 2006-12-12 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" | Цифровой аэрологический радиозонд |
| RU104326U1 (ru) * | 2010-07-29 | 2011-05-10 | Вячеслав Элизбарович Иванов | Сверхрегенеративный приемопередатчик аэрологического радиозонда |
| RU103195U1 (ru) * | 2010-12-01 | 2011-03-27 | Виктор Васильевич Чистюхин | Универсальный малогабаритный радиозонд |
| RU125727U1 (ru) * | 2012-07-20 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" | Цифровой радиозонд с использованием сигналов спутниковых навигационных систем |
| RU156514U1 (ru) * | 2015-06-01 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП "ОРТИКС" | Навигационный цифровой аэрологический радиозонд |
| RU2624993C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-07-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Автодинный приёмопередатчик системы радиозондирования атмосферы |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116577832A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-08-11 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 基于无人机载微波辐射观测系统的高分辨率湖冰探测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20040063145A (ko) | 거리를 측정하기 위한 트랜스폰더 시스템 및 방법 | |
| FI83999B (fi) | Foerfarande och anordning foer maetning av hastigheten av ett objekt genom att utnyttja doppler -foerskjutningen av elektromagnetisk straolning. | |
| CN110596657B (zh) | 一种测试测距机/塔康运行的装置 | |
| CN110879387A (zh) | 一种基于无线电宽带信号测距仪 | |
| WO2022153773A1 (ja) | 通信装置、通信システム及び通信方法 | |
| RU2785585C1 (ru) | Навигационный аэрологический радиозонд с передатчиком на пав-резонаторе | |
| JPH08146110A (ja) | 位置測定システム | |
| US3696427A (en) | Radio-navigation system | |
| FI91809B (fi) | Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen | |
| CN105222919A (zh) | 一种基于表面声波的无源无线温度传感器 | |
| US1993326A (en) | Means and method of measuring distance | |
| US2641754A (en) | Terrain clearance indicator | |
| RU2820052C2 (ru) | Навигационный аэрологический радиозонд | |
| CN212569123U (zh) | 谐振频率校正装置、电子设备、倒车雷达报警及测距系统 | |
| CN212903232U (zh) | 一种机载无线电罗盘及高度表模块 | |
| CN205333850U (zh) | 一种雷达测试设备 | |
| RU138807U1 (ru) | Система радиозондирования атмосферы с пакетной передачей метеорологической информации | |
| RU2804516C1 (ru) | Способ передачи команд управления на борт аэрологического радиозонда и радиолокационная система, его реализующая | |
| JPH09166655A (ja) | 測位装置 | |
| JPH0452586A (ja) | 測距装置 | |
| RU2805163C1 (ru) | Навигационно-радиолокационная система радиозондирования атмосферы | |
| RU146511U1 (ru) | Устройство мониторинга метеообстановки и передачи метеоинформации по спутниковым каналам | |
| GB626938A (en) | Improvements in or relating to radio navigation systems | |
| RU58727U1 (ru) | Радиолокационный измеритель расстояний | |
| RU2793597C1 (ru) | Радиолокационно-навигационная система радиозондирования атмосферы |